LYZ 6J1型直放式收音机

aaa555000

应玩友的要求，以及重新审视直放机，运用增益设计的角度，制作了这个机型，也再次证实增益设计的科学性与实用性。由于本人学历浅薄，不免汄知偏差，理论推算也是我的弱项，   而且这种设计和计算方式，也并非来源于科教科书上的范例抄袭和复制，差错在所难免。我就是个“敢吃螃蟹又蘸酱“的主儿，习惯了旁门左道的认知，这只当是又一次练习作业。
高放式收音机，相对超外差式收音机简单，制作也容易。但要取得极佳的性能，却并不是很轻松，毕竟难以做到超外差的高中频增益那样高。高放级的交流负载由于采用了电感量较大的高频扼制圈，共发高放能得到很高的增益，实测单级高放的增益，在一定的条件下可达30～40dB以上。 采用两级高放的增益非常高，但两级高放的输出与输入是同频同相，既是增益与一级高放相同，也极易产生自激，制作难度较大。所以，在一级高放的增益上下功夫，也比两级高放更容易得到较好的性能。
一级高放时，由于相对不易自激，加长磁棒和提升天线线啳Q值的效果很显著，200mm长磁棒接收的信号，几乎比100mm增加了一倍。
过去，因物资匮乏，多采用来复式高放。但由于低放负载电阻的存在，使高放的输出动态范围减少。加上来复式工作电流较大，三极管输入阻抗低，从而在音频时使检波负荷较大，以及高放时又使磁性天线的负荷较大，影响增益的提升。高、低频工作状态互相影响，不可能同时兼顾高放与低放的最佳状态。而单独的高放可用较小的工作电流，输入阻抗高，信号损失少，高放增益比来复式高。
基于这些因素，设计出电路简单、性能可靠，调试容易的6J1型直放式机。





收音机的设计，是从后级开始的。先决定输出功率。额定输出功率取值，不是取最大输出功率，这样才能保证较好的音质。由于玩友指定用分立件OTL和现代三极管的要求，以及因常见OTL是射极输出，对供电要求高，又不可能用电路复杂的集电极输出的OTL功放，所以取6v供电。
低放及功放为差分0TL电路，电路简单可靠。中点电压无须调整，虽多用了一只三极管，但使制作更加容易。增益也好计算和控制。
为了减少失真，功放推动管G4的电流取3mA左右，功放电流由R10和D2及R11控制，调整R11就行了。由于3mA时，1N4148导通电压较高，所以不能用两只二极管，否则功放管电流将很大或难以调整。
输出功率额定为300mw，8欧喇叭，电压放大倍数为50倍（R12/R9），额定输出电压为  ：  √（0.3W×8Ω）=1.55V。
检波输出应    ﹥1.55V÷50=31mV。

高放为极其简单的共发电路，高扼圈可用2.5～5mH的色码电感或立式工字电感。如须屏蔽，分享一种最简单实用的铁皮屏蔽法：用食用罐头的镀锡铁皮，做成焊接的封闭套，严密地套在电感上，其效果不差于全磁屏蔽。屏蔽后电感量会增加少许，对高放增益影响也并不大。
根据-20dB的检波增益，高放输出信号应   ﹥31mV÷0.1=310mV
查资料：共发射极放大电路的电压放大倍数为：
Au=-β* RL'/ rbe ,  即 β x输出阻抗÷输入阻抗，
式中：输出阻抗RL'=Rc//RL，即 集电极电阻（或电感的阻抗）与后级输入阻抗的并联阻值。
3.3mH高扼圈的感抗，在中波段查得为11～34K。
rbe为输入阻抗，rbe =300+(1+β)26/Ie，（ Ie用mA时rbe为欧姆）
若取β=100， Ie=0.5mA时，rbe=300+(1+100)26/0.5=5552Ω， 综合偏置电阻取5K。
足够大的后级输入阻抗很关键。检波管的输入阻抗约等于1/2检波负载电阻，因此采用50K的电位器，以减轻高放级的负担，从而建立获得高电压放大增益的条件。RL综合其他因素，取10K便于计算。
试作高放级的电压放大倍数粗略计算：
Au=-β* RL'/ rbe =100 x 10÷5=200 ， 折合增益为46bB
因此，高放基极输入信号应大于：310mV÷200=1.55mV
天线线圈初次级匝数比为10：1， 天线线圈初级的谐振幅值不应低于15.5mV。
在一般的接收环境，既是本地电台信号很强，用短磁棒也难达到10 mV的电压。所以，应选用160～200mm的磁棒，并选用28股纱包线，分段绕制天线线圈，以获得更大的电台信号。
如果以小信号论，在功放输出50mW时，应输出  √（0.05W×8Ω）=0.63V，
检波输出应    ﹥0.63V÷50=12.6mV。
高放输出信号应   ﹥12.6mV÷0.1=127mV
高放管b极信号应满足： 127mV÷200=0.63mV
天线线圈初级的谐振幅值不应低于0.63x10=6.3mV。
如果加上再生，高放级增益还可提升10～20dB，但音质变差。
由上计算可见，高放机与超外差还是存在很大的差距，在接收环境不好的地方，实际的效果差别更加突出。

实测数据：
实测距离10公里的本地强电台信号，在接收条件好的窗口旁，用180mm磁棒和28股绕制的两段天线线圈，初级能达到20mV左右的谐振信号电压。
实测接收本地强电台（不加再生）时，输出功率可达400mW以上，完全达到设计预期。
提高选择性用适当减少天线线圈次级匝数方法。

高放集电极电流的影响：在放大区的一定范围内，电流较小时，增益低，失真小。电流较大则反之。

高放管β与增益的关系是：  β越大增益越高，因为共发射极电压放大倍数
Au=-β* RL'/ rbe

高放管9018与9011、9014、A18等高的区别：
在不加再生时，9018在中波频段的灵敏度较均匀，9011、9014、A18等高端电台信号差（截止频率所致）。加上再生后，差异不明显。
9018加大电流后，相比9011、9014、A18更易自激，这与其截止频率高有关。
9011、9014、A18等电流提升后，中波频段的灵敏度趋向均匀，应是得益于大电流时结电容减小，从而提高截止频率的缘故。

（未完）

补充内容 (2021-5-15 18:44):
抱歉！电路图有误，误传了原始图，定型图在12楼。

补充内容 (2021-5-16 08:30):
更正：“高放管β与增益的关系是：  β越大增益越高，因为共发射极电压放大倍数
Au=-β* RL'/ rbe ”
应为：
高放管β与增益的关系是：  β越大增益越高，因为共发射极电压放大倍数   Au=-β* RL'/ rbe
但是，又因 β越大输入阻抗越大，电压放大倍数提升并不大。β对输入阻抗的影响却是很大的，输入阻抗对输入信号的影响也是很大的，高输入阻抗可减轻前级负荷，从而提升整体增益。

aaa555000

功放实测：
供电电压6V时，最大输出功率
喇叭阻抗        输出电压        输出功率        供电电流        功耗        效率
8Ω        2V        500mW        118mA        708mw        0.7
4Ω        1.7V        720mW        192mA        1.15W        0.63

供电电压6V时，最大不失真正弦波功率
喇叭阻抗        输出电压        输出功率        供电电流        功耗        效率
8Ω        1.27V        200mW        75mA        450mW        0.44
4Ω        1.15V        330mW        125mA        750mW        0.44

附：
供电电压4V时，最大不失真正弦波功率（R11需调整）
喇叭阻抗        输出电压        输出功率        供电电流        功耗        效率
8Ω        0.76        72mW        47mA        188mW        0.38
4Ω        0.66        109mW        73mA        293mW        0.37

供电电压3V时，最大不失真正弦波功率（R11需调整）
喇叭阻抗        输出电压        输出功率        供电电流        功耗        效率
8Ω        0.57V        40mW        37mA        111mW        0.36
4Ω        0.5V        62mW        59mA        177mW        0.35

由于功放管处于射极输出，其输出电压小于输入的驱动电压，即小于驱动管G4的集电极输出电压。更由于硅管的Vbe较高，在低电压供电时，在串连供电中占比很大，输出功率小，效率低。 所以，射极输出硅管OTL不宜在低电压供电下工作，这也是LM386芯片设计时，限定3V以下不能工作的原因。
分享6J1的目的并不是彰显其电路的优异，因为就是很普通的基本电路，而是向不会设计电路的玩友介绍这种简单的增益设计方案，破除电路设计的神秘感，从而能拼凑和设计收音机电路。收音机的性能并不在于电路的特殊性和复杂与否，只在于合理地运用增益以提高灵敏度，以选频改善选择性。既是最普通的电路，也能达到较高性能的效果。
运用增益设计方法，也可认识别人的作品和不熟悉电路的实质，破解名机的秘密，不陷于迷惑，减少盲目仿制的麻烦和提高成功率。
更希望的是抛砖引玉，让具有专业水平的老师，不吝赐教，真真实实地给我们这些业余爱好者传授更多的实用知识，而不是抽象地引经据典。

                                   
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补充内容 (2021-5-15 11:05):
惭愧！疏于复核，电路图中高扼圈数据错误，应为3.3mH。感谢xlk和mldog两位老师指出！

补充内容 (2021-5-15 18:57):
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轻骑漫步者

坛子里的收音机专家，理论，实践都扎实。

dj3365191

这种文章写的就比较好，列举的数据清晰，分析全面。工作点的计算也给出了公式，让制作者有迹可循，玩机的成功率大大提高。

xlk

又见老爷子新做!从理论到实践，老爷子都是楷模。 另外图中有个小小的标称值没写对，就是高频扼制圈的那个。

mldog

这个图有错，扼流圈只有3uH不能算“高放级的交流负载由于采用了电感量较大的高频扼制圈”。

xinjianghaiya

扼流圈是否为3mH之误？

xinjianghaiya

老师孜孜不倦的进取精神令人敬佩！理论加实践使人信服。记号一下，以后仿制

changwanren

老哥做事就是认真细致，点赞！
  我手中有一幅中波在平原场强随距离变化图，是在电台发射功率为1千瓦的条件下，其他功率还得自己换算，有了它可以根据距离估算灵敏度。

金杯磁棒

向楼主请教高放电路中的18K电阻都起什么作用？谢谢！

aaa555000

金杯磁棒 发表于 2021-5-15 17:35
向楼主请教高放电路中的18K电阻都起什么作用？谢谢！

这个18K的作用是自动增益控制，也是高放管的下偏置之一。在无信号时，与两只检波二极管串联，再与R1分压，供高放基极偏流所需。有信号时，检波后的直流成分使与R1分压加剧，形成自动增益控制。这电阻越小，自动增益控制越强，也会影响检波二极管的输入阻抗。1楼的图是误传的原始图，实验中改为100K，以减小对检波二极管的输入阻抗的影响。如果当地无强力电台，这个电阻也可以不用。
下图是定型图：

changwanren

金杯磁棒 发表于 2021-5-15 17:35
向楼主请教高放电路中的18K电阻都起什么作用？谢谢！

没有那只18k电阻，两只1N60的正向电压达不到大于0.6伏，无法提供9018的正常的直流工作点。

金杯磁棒

非常感谢楼上两位的回复。

zxzdm189

这个直放电路，选择性怕是不理想吧？

aaa555000

zxzdm189 发表于 2021-5-15 18:57
这个直放电路，选择性怕是不理想吧？

选择性决定于选频系统。
这个直放式的选频只有单调谐天线线圈与可变，以及天线线圈初、次级互感，选择性肯定不好。改善选择性也只能在提高天线线圈Q值和初、次级互感上做文章。“提高选择性用适当减少天线线圈次级匝数方法。”  找到灵敏度与选择性的平衡点。
当然，还可改为双调谐选频，选择性就会好一些。
但肯定不能与超外差相比，毕竟超外差的选频系统多得多，又好得多。