3P5折腾记

aaa555000

口说无凭，先上视颅。
72 3P5-其他-高清完整正版视频在线观看-优酷  https://v.youku.com/v_show/id_XNTE4MTY5OTE5Ng==.html





       春雷3P5的传说，由来已久，慕名仿制者一批又一批。这次，我也夸下海口，加入了这个行列，凭着自己浅薄的技能去探索其中的奥妙。虽然在前几天也调试完成，但为了向大家汇报发表，整理文稿和做机壳，又忙了几天。
（春雷3P5的故事 - 〓晶体管与集成〓 - 矿石收音机论坛 - Powered by Discuz!  http://www.crystalradio.cn/forum ... read&tid=375136）

       矿友大脑师曾说过：不吃透原机的设计思想，怎么仿都达不到原型机的技术指标。这是仿制中最关键的因素。何况春雷3P5一无实物观摩，二无官方正式资料，只有网传的一两张电路图，其中的的细节还有所不同。





       这次，只仿收音机部分的中波，对其电路也基本上不作修改，目的就是再次验证这种共发高放+共基混频+共基独振的特性，以及自己能否将3P5制作成高性能机型。
       纵观收音系统：不调谐共发式高放，共基混频和共基独立振荡，两级中放及大信号检波。以多年接触和折腾收音机的直觉判断，这3P5已具备了高灵敏度收音机的增益条件，其收音部分的增益达到90dB没有较大的问题。预设90dB的根据，是由检波前的信号要求决定的，以200mV为例，90dB折算为电压放大31620倍，高放基极应为：200mV÷31620=0.006mV，天线初级线圈比为10：1，天线初级线圈上就应是0.06mV。制作90dB的增益不难，难的是如何分配好，以达到高灵敏度的性能，如何克服高增益产生的本机噪声和自激。
       全机共5只中周，仅分为TA和TB两种，都应是匹配470PF的，但两张图中都有一错笔：中放1的输入采用了电容分压耦合，图中的370PF串联6800PF错误，应当是510PF串联6800PF，才符合470PF的统一标配。同时，第一个中周的谐振电容，所标500PF也应为470P。
第一张图中的第3个中周，型号未标，应当是TB型。第4个中周标为TB，也是错误，应为TA型。
各级供电都设置了退耦电路，但全部退耦电容仅为电解电容，不符合合高频退耦电路的常理，因为电解具有电感性，采用用无感的瓷介电容才有更好的退耦效果，而且与其同类的“超动态”和3T9都不是单伅的用电解退耦。
       稳压仅供振荡工作及高放和中放的偏置，但串一820欧电阻和极大的470uF，不知玄妙在何处？按理而论，820欧电阻会削减稳压的作用。如果是防开机爆声的延时，但仅有0.3854秒，不构成延时作用。而且，在这供电中并不存在音频成分，而且供给电流也很小，采用470uF大电解退耦实在费解，除非是布线错误，使功放信号串入的异常状态才有可能。
       由这些错笔差异上推测，这两张图都非原型机的原始设计及装配图，很可能是被传抄者修改或错绘的赝品图，在网上矿坛，也不乏许多重绘3P5收音机电路图，但不少都是自以为是的错误图例。因此，只能按基础电路的常理推敲和计算，在这些网传图基础上去粗取精地仿制和修正。





       3P5被人称为怪机和神机，到底神在哪里，怪在何处？在当年晶体管技术并不普及的吋代，习惯了标准的六、七管机电路的人，难免心生疑惑。俗话说同行相忌，同美相妒；挑事的，踩着别人彰显自己的，总能在鸡蛋中挑出骨头来，于是3P5自然就怪了。有反对派就有拥护派和粉丝，出于多种原因，添油加醋地吹捧，也在情理之中。
       本人仅能以多年来的维修和实作认知，对3P5收音部分的实作电路作一些粗略的剖析：
       高放只是一简单共发型输出的不调谐高放，供电中有R4、C4组成的高频退耦。因为偏置取于稳压电路，上偏置电阻也遵从原图数据，并不严格设定更好的理论和实用数值，只以调整下偏置电阻达到简单的分压。
       高放级的电压放大倍数，可由Au=-β* RL'/ rbe ,  即 β x输出阻抗÷输入阻抗算出。在空载或RL'接近R3的情况下，其电压放大倍数可达20以上，即26dB。但加上后级负荷后，RL'降低，电压放大倍数相应下降。在3P5中，混频采用的是共基的射极输入，输入阻抗极低，便使RL'降至不足200Ω（借鉴李、曹大师“超动态机“说法），此时的电压放大倍数就最多只有4，即12dB，低于我的预估值。在整体增益分配中，暂取10dB。后级极低的输入阻抗对微弱信号极其不利，会使灵敏度受损。而高放又无法提高增益，这对提升灵敏度就有一定的难度。
       混频级用共基电路，虽然低输入阻抗能抑制自激，电压放大倍数也不低，但无电流放大，负荷力差，加上为了降低底噪而设定的混频工作电流小，增盖相对比共发混频低。所以，增益只分配17dB。不过，共基电路输出阻抗高，不用抽头，集电极电感量大，混频后的信号损失较小，可以补偿一些高放和混频增益不足。
       说其共基电路不易自激，仅仅是相对共发电路而言。3P5在元许布局和走线上，仍然要遵守PCB设计原则。这也是提高整机性能的重要环节，往往不少爱好者大都失败和局限于PCB的设计上。
       10dB高放+17dB混频，这中放前的增益确实不高，就有必要用长磁棒天线来弥补。高增益的天线对于低增益高放极为重要，仅以实测数据为例，200mm磁棒的感应信号比100mm几乎大了一倍，即增加了5～6dB，接近和等于不少高放级的实际放大量。
共基的本机振荡比常见电路多用了三只衰减电阻，振荡输入电容也仅2200PF，这对振荡反馈量的需求就比基本电路稍高。
       两组双调谐中周的两级中放，在传输比适当的情况下，整机选择性也能很高。虽然能用3股绞合线制作出高Q中周（用VC4080在100KC实测60以上），但还是先采用单线制作中Q中周（用VC4080在100KC实测40左右为准），以后再对比高Q以及低Q的效果。中放1的输入电容510P与6800PF的分压比为13：1，选择性就次于TTF-2-8的16：1。不过可调整耦合电容，或改变其分压比来满足选择性的需求。中放1增益，暂预设为28dB。
中放2因是集电极直接检波，输出信号大，电压放大倍数高，增益预设为35dB。因无3AG型锗管，改为β相近的PNP型2N5401硅管，偏置稳压也相应作了改动。
       各级增益与工作电流。输入、输出阻抗、信号传递量有关，并不玄乎，也可调整和测试。不明就里地复制，很难有突出的表现，断章取义和以自制的拙品去判定电路的优劣，更是一叶障目和误人误己。
       大信号检波，失真小，输出高，动态大。其另一个好处是为AGC提供了很高的控制电压，在3P5中，检波级能输出大于1.5V的直流电压。
延迟式两路AGC，分别控制中放1和高放。可消除大信号时引起的放大级“堵塞“，其调试方法与常见AGC不相同。如果不了解其特点，很难发挥出原作的应有性能。
       由于以验证灵敏度为重点，因此省略窄带电转换电路，仅以宽带试验。宽、窄带的不同，也仅是改变信号的耦合量来控制，窄带时，藕合电容减小+信号分压，从而提高选择性。宽带则是藕合电容增大，频带加宽，有利于提高音质。
虽然整个收音部分电路并无多少奇特之处，但还是那句老话：山不在高，有仙则名。水不在深，有龙则灵。整机性能的制作优劣，多在于对电路的领悟和调试，在于挖掘每一单元的潜力和统筹处理。
       首先，在电源退耦和高频通路中，用0.1uF瓷介电容置换高频性能差的电解电容。仅用瓷介电容退耦的原因是：在自己设计的高放供电回路，能够严格遵守信号流程布线，不存在低频信号串入高频回路现象，完全没有必要使用电解电容退耦。同时去除稳压后供电的820欧降压电阻。原稳压的4只二极管改为一只白光发光二极管，电压相仿，稳压性能更佳。各元件数值，也根据自己的经验和计算进行修改。没有3AG型锗管，改为  β接近的2N5401硅管作中放2，并修改所需偏置电压。
       3P5的中周，一直是制作3P5的迷局，作为信号传递的血脉，对整机性能起到决定性的作用。无有原机数据参考，自己也差于计算，仅按经验分配比例，拟定数据。在调试中，根据灵敏度和选择性实际情况修正。



      中振调谐釆用270PF可变电容，300PF垫整电容，串联值为142PF，低端振荡频率465KC+520KC=985KC，中振电感量为184uH，因分布电容因素，取170uH。由于3P5振荡电路与“超动态”机相同，可借用其中振数据。
       5个中周只分TA和TB，配470PF电容，电感量为250uH。TA抽头在5～10%处，取值少选择好，增益低，多则相反。因改变双调耦合电容也可调节选择性，所以抽头偏高，以求得较好的增益。
       TB是输出中周，其数据对整机性能影响极大，须弄清各绕组的作用和特性。由于是大C小L的匹配形式，阻抗只能在失配情况下，才能获得较好的增益。集电极绕组匝数越多，信号耗损越小，但对谐振阻抗影响越大。为了减轻耗损，集电极绕组的电感量宜在50uH以上，并以此为基础，拟定信号输出绕组。输出绕组匝数越多，传输信号越多，但选择性越差，预选5：1左右，并与TA输出抽头匝数相符匹配。
       出于过去当修理匠反惑可调电阻的习惯，改可调电阻为固定电阻，以确保工作状态良好。
       绘制PCB板时未预留中和电容安装位置，因为结电容引起的寄生振荡，多产生在输出阻杭匹配很好和中周Q值很高的条件下，而3P5的中放输出阻杭是失配的，而且中2严重失配，产生由结电容引起寄生振荡的可能非常小，并且各级都有独立的供电退耦，完全可以不用中和电容。如果在实作中发现确实出现由电容引起的寄生振荡，再增加中和电容，飞在电路板上。PCB板的绘制还是坚持了单面设计，不仅是为了锻炼日渐衰竭的大脑，也是因为单面板更方便中周的拆换。单面设计较困难，喜欢用中周外壳当跳线，因此中周外壳必须确保焊接良好。
      
       调谐指示及前置低放和功放芯片，都是以往的较好的成熟电路。在此就不再重述。

       高放级的电流对底噪和增益影响很大，由于后级是阻抗极低的共基混频，对高放的增益要求高，但高放级电流增加又必然造成底噪上升，调整应适当。
       独立振荡的问题，与基础电路相比，3P5多了3只电阻，这3只电阻的主要作用是抑制非正常的寄生振荡。但任何事物都有利弊，这3只电阻的负作用，就使中波的高低端振幅相差很大（低端均方根值40多mV，高端400多mV）。不过，意外的是，在振幅相差极大下，不论高端低端均无自激现象。后来确定与磁性材料有关，换用重制后，低端振幅60mV，高端250mV。
       中放2的输出阻抗约为检波负载的一半，中放2的负荷因此很重，工作电流也得高一些。
       延迟式两路AGC是超动态信号的中枢控制室，对大信号增益的掌控至关重要。AGC中的3个二极管，大大减少了检波级对AGC受控三极管偏置的影响，因而提供了即时随意调整AGC控制深度的方便。AGC过早启控，灵敏度会下降，启控太晚，则失真和底噪明显，强弱信号悬殊。  AGC控制良好与否，也是调控整机性能的关键之一。既然原图设计中的高放启控时间比中放晚，将高放AGC中的D2改为1N4148，AGC效果更好。调试的方法：调整中放AGC电阻R21，使强信号时，声音大又不失真。调整高放AGC电阻R22，使其只对强信号作用大，对弱信号衰减小。

       没有用仪器测试的条件，就没有办法去测量仿制品的各项性能。虽然，弄一套二手专业测试设备并不难，但在现实环境中，电磁杂波干扰电场极其严重，早就大大超过测试信号的强度，为此弄一间能排除干扰的屏蔽室谈何容易！不得己地只好准备采取实机对比的业余方式，与现有的一台高灵敏度熊猫T51对比。
       灵敏度相比，无明显差异，强电台背景非常干净，信噪比较高。中午收听150KM的上诲财经台也不困难，晚间电台密集，选择性良好。这次的3P5仿品，虽不是也不可能是非常完美，但还是属一款高性能机型。原设计基本电路结构正确，性能优良，理解透彻后仿制不难。

       每个制作者对电路的领悟不同，制作水平和处理方法更不同，实作细节也应酌情修改。就网传的3P5而言，如果要改，能精减和改动的地方也不少，但改了就不是这流传的3P5了。而且，我的制作现状已至瓶颈，手中又更无明显超过熊猫T51的机型为标准样机，既是改动，也难以明显提升实际接收性能。曾制作过两级高放及三级中放的机型，其实际接收效果，相比一级高放机型，并无明显提升。

LYZ 72 3P5文件分享，仅供玩友参考、分解、修改、利用。
723P5.zip (126.09 KB, 下载次数: 435)

2021-7-14 23:27 上传

点击文件名下载附件

  解压后 用layout60工具打开。

矿石大男孩

看了您发在优酷的折腾3P5视频，直观感觉，自制的中波收音机做到这个程度已经可以媲美产品机器了。
我下载了您该机的sch和pcb，据此做了一份高清的（300dpi）图纸，供大伙能在手机上浏览。格式有jpg和PDF两种，大家根据需要选择。

72 3P5.pdf (533.57 KB, 下载次数: 337)

2021-7-16 21:52 上传

点击文件名下载附件

聚能环

不知老爷子能否给即将出品的，复古宝石4b2机壳设计3p5电路板或者套件，惠及有需求坛友谢谢

longshort

老哥动作真快！

海洋DZ

折腾出名堂了，点赞！

monky1977

老师厉害，也想尝一下3P5，我的水平基本失败，感谢老师的分享，老师辛苦了！讲的太细了！好好学习！祝老师身体健康！

weirenmin

喜欢aaa555000老师的作品，原理图、PCB等资料数据准确，无私奉献。

xiaodeng

老爷子下了苦功夫做此机，势必要在矿坛燃起烈火！

rjphsxx

老木老师每年必出一个精品！点赞，加分。
老木老师崇高的品格，无私的奉献，感谢老师把知识留在矿石论坛永放光芒！
祝老木老师身体健康！福如东海、寿比南山！

老庞家电维修

向老爷子学习，祝老爷子身体健康。

changwanren

         动作真快，看了视频，灵敏度确实很高。
        看了老爷子关于灵敏度的推算，bobb-jack坛友也是这样推的。
        现在我对关于灵敏度的认识还没有搞清。
        1、磁棒天线，已磁场的能量接收，灵敏度的表示是多少毫伏每米，是电场强度单位，明白了。
        2、拉杆天线接收，灵敏度表示为多少毫伏，这个数值含义，没搞明白。
       猜想1：这个毫伏是天线的末端传给收音机前置输入端的电压值。若是的话，我觉得这个值的大小跟拉杆天线的长度有关，长度越接近1/4波长，天线输出电压越高，不是确定值，除非规定拉杆天线固定的长度。
       猜想2：规定检波前中频输出定值，如200毫伏。输入端的输入电压是多少微伏，增益越大，输入端所需电压越小。这个输入电压的数值，就是收音机的灵敏度。不过这种定义似乎说不通，若不接天线，增益再高，输入端输入电压在小，也收不到电台。所以这样表示就与天线的性能无关了。
      猜想3：是在仿真天线测试下的灵敏度，并不是实际接收灵敏度。
     很多收音机芯片资料给出的灵敏度是在仿真天线测试下的灵敏度（仿真天线是信号源和一个阻容匹配网络）并不是真实天线。从诸多资料得到，在仿真天线的测试下，信噪比20分贝时，一般的芯片灵敏度在26dBu左右，20uV。但是做成收音机以后，给出的灵敏度就远大于20uV。

qzlbwang

changwanren 发表于 2021-7-15 09:19
动作真快，看了视频，灵敏度确实很高。
        看了老爷子关于灵敏度的推算，bobb-jack坛友也是 ...

      小q的理解：对于拉杆天线来说，其灵敏度是以拉杆天线处注入的信号幅度（通常以uV为单位）来度量，实际的工作状态收弱台的能力当然会与拉杆天线的长度有关。测试时拉杆天线不拉出，而用信号发生器直接馈入拉杆天线30%的调幅波，当收音机输出刚好达到规定的指标（信噪比、输出功率等）时馈入的信号幅度即为灵敏度。
      采用磁性天线机器用信号发生器+环形天线辐射信号在磁棒中心处的场强来表征其灵敏度。而采用拉杆天线的机器则直接采用拉杆天线处注入信号幅度来表征其灵敏度。
      说得不对请老师海涵并指教。谢谢！

changwanren

qzlbwang 发表于 2021-7-15 09:42
小q的理解：对于拉杆天线来说，其灵敏度是以拉杆天线处注入的信号幅度（通常以uV为单位）来度量， ...

       谢谢q朋友的解说，就是说测试无论采用环形天线测试还是采用仿真天线的信号源测试，都必须从调谐回路输入，才反映了收音机的接收灵敏度，仿真信号源的出处必须接到拉杆天线上，将拉杆天线不拉出测量。若去掉调谐回路，信号从放大电路的输入端输入，其得到的数值，不等于灵敏度数值。
      

changwanren

qzlbwang 发表于 2021-7-15 09:42
小q的理解：对于拉杆天线来说，其灵敏度是以拉杆天线处注入的信号幅度（通常以uV为单位）来度量， ...

       采用环形天线测试，苦于环境电磁干扰，业余很难搞大的屏蔽室。有坛友认为，1mv/m和100uV的灵敏度是等效的。如果对的话，不就可以将收音机全屏蔽，采用仿真天线信号源，将输出与收音机的调谐回路的热端相连来测试灵敏度，排除了环境干扰。

NTRNA

电台信号很多啊，我这里白天只有中央、自治区台