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本帖最后由 lq19512003 于 2015-9-28 07:06 编辑
一、前言
中波调幅广播历史悠久，传播距离远，占用频率资源少，接收设备成本低。自上世纪20年代起，中波调幅广播跨越了电子管、晶体管和集成电路三大时期，依然经久不衰。
上世纪80年代初，一款由李传钟，曹锦馨等前辈设计的超动态、宽频响、低噪声调幅收音机先后在《无线电与电视》1983年第1期和《无线电》1984年第6、7期发表，标志着中国国内分立元件调幅收音机到达了一个新的高峰。
此后由于国外先进集成电路和优质盒式磁带播放器的进军，加之电磁波接收环境日益变差，国内的中波调幅广播一蹶不振，中波立体声项目也胎死腹中。
但是中波调幅广播的魅力一直吸引着我们这样一群爱好者们。国内几大无线电爱好者论坛一直流传着春雷3P5的神话，而超动态、宽频响、低噪声调幅收音机则是3P5的化蝶之作。
过去几年，在矿坛曾有高人复制了该收音机，收到了极大的反响。作为一个无线电爱好者，永恒不变的是追求精益求精的信念。
现代电子元器件发展迅速，性能和质量已不能和上世纪80年代的器件同日而语。集成电路和表面贴器件的发展促进了电子设备的小型化。借着DIY组装大赛的机会，我尝试着利用套件机壳、表面贴元件和集成电路组装“袖珍型超动态、宽频响、低噪声中波收音机”。
二、电路
袖珍型超动态、宽频响、低噪声中波收音机的电路尊重原作，改动的地方：
1) 使用差容mitsumi 可变电容替换原365pF双联可变电容；
2) 使用性能更好的2SC1923，9011，9012系列高频三极管代替3DG201等系列三极管；
3) 2节14500锂电池串联供电，内置电池保护板和TP5100充电板，并用AMS1117-ADJ稳压到6.3V供高频部分，提高电压稳定性，减小整机的体积和重量；
4) 取消短波段；
5) 取消宽窄带电路和音调电路，增加12KHz低通滤波电路；
6) 使用贴片型LM386代替原功放电路，更省电，且音质好；
7) 增加外放和耳机响度自适应电路
8) 充电电路通过电源接口设定为充电时不可收听，直接免去收听时充电器的干扰（充电时听不了，哈哈~~~）
三、印制板设计和制作
印制板采用PADS软件设计，原理图和印制板图在程序上相互联系（在任意界面选中元素之后，程序自动会选中另一个界面的元素，如图），可减少差错，同时提高布线效率，也能使印制板更佳美观。最终印制板还经过photoshop的修饰，克服了PADS Layout 辅铜的轮廓跟踪造成边缘毛刺的缺点。此外，用于发表的线路图使用sPlan 7.0绘制（元件序号与PADS Logic 不一致）。
印制板正面全部铺铜并接地起屏蔽作用；反面选择性地铺铜，隔离各个区域。
设计好的印制板打印到透明塑料胶片上（注意顶面需要镜像打印）
双面板业余布线和制作技巧：
布线：唯一值得注意的是业余制作的双面板由于孔壁没有沉铜，过孔的导热性不佳，因此不宜将直插元件的引脚作为过孔，否则会严重影响后期调试时该元件的焊接和拆卸。
制作：完整的双面覆铜板经过清理之后先在其中一面均匀涂布感光蓝油，干燥后进行感光、显影。显影完毕，先对四个角上的过孔或焊盘钻孔（使用台钻，保证垂直），做定位。再在另一面均匀涂布感光蓝油，干燥后将胶片贴好，对齐对应的钻孔。这样，正反两面的就能对齐。需要钻大孔时，使用小钻头沿着孔边缘钻一圈小孔，取下中间部分后再用锉刀修整（我用的立铣刀）。钻完孔、铣完边之后再对印制板进行脱膜，以保护铜层在机械加工时不受刮伤。脱膜并烘干后，在印制板表面涂一层松香溶液，减少铜箔氧化同时可保证焊接性。（其他的过程网上都很常见，不赘述）
四、基本元件的焊接
先用收集的元件引脚焊接过孔，再焊接贴片电阻和贴片电容，然后是电解电容和密封可变电阻。焊完之后对印制板进行一次乙醇清洗，清洗助焊剂残渣。（这时清洗是为了避免乙醇对可变电容，音量电位器和中周的影响。焊上上述3件之后，就只能做小范围清洗了）。
五、特殊元件的设计和制作
1. 磁棒天线和振荡线圈。根据实测的差容可变电容的数据（如下表），使用统调软件计算磁棒天线和振荡线圈的电感量，分别为509 uH和250 uH。
磁棒线圈采用160*10 mm，0.07 mm*28多股线绕制。先在磁棒上绕10圈，测试10圈的电感量，并计算达到509uH需要绕110圈；
振荡线圈采用10A型中周（调帽）骨架绕制，实测绕70匝得到135 uH电感量，250 uH则需要绕95匝（绕制参数见电路图附注）。
2. 中频变压器的设计和制作。
本机所用的中频变压器是同一型号，外附谐振电容1000 pF，需要电感量122 uH。由于实测的谐振电容容量在990 pF，则需要135 uH，绕制70匝，从冷端7匝抽头（绕制参数见电路图附注）。
六、直流工作点调试
1. 低压差稳压电路。
采用AMS1117-ADJ将8.4~7.2 V的锂电池输出电压稳压到约6 V供高频部分。AMS1117-ADJ稳压值的计算：
取R2=10 KΩ，R1=2.7 KΩ，计算的Vout约为6.3 V。
2. 各级晶体管的直流工作点。
分别调整P1，P2，P3，P4和R8，R18，R33调整直流工作点，至高放管T1（1 mA），混频管T2（0.18 mA，短路振荡线圈的次级），一中放T4（1.8 mA），二中放T5（2 mA）；T3（0.3~0.5 mA，视振荡电压大小还需调整），T6（2mA，调整时电流与T5相互牵制，需要反复调整P4和R18），T7（2.2 mA）。
3. 中频调整。
短路振荡线圈的次级，断开一次AGC1（图中红色点），扫频仪输出挂在混频输入（TP1），扫频仪输入挂在T6集电极（TP2），选择合适的扫频电压（衰减40dB），依次调整Tr7，Tr6，Tr5，Tr4，Tr3，使中频通频带中心频率455 KHz，形状对称，幅度最大，3 db频带宽度约11 KHz。(调试过程中发现中放增益不足，调大一中放的电流无果，暂时不管)
4. 振荡电路调整。
a. 振荡电压的调整。
示波器探头调至×10档，挂在振荡线圈初级抽头，调整R8，使显示振荡电压峰峰值约300~400 mVp-p，振荡电压稳定，失真最小，且旋转调谐电容时高低端振荡幅度变化不大。如不起振，可能是振荡线圈初次级相位颠倒或绕制匝数比例不对，可按需调整；如果振荡电压失真大，则是T3工作点不正确引起，可通过调整R8得到解决；如果振荡幅值在频率高低端变化很大，则可能是可变电容变质或振荡线圈Q值太低，需更换可变电容或重新绕制振荡线圈。
b. 振荡频率范围的调整。
频率计探头挂在振荡线圈初级抽头，调谐电容至频率低端，调整振荡线圈磁帽使频率计显示520 KHz（频率计为SC3610，已经自动扣除455 KHz中频）。调谐电容至频率高端，调整调谐电容上的半可变电容，使频率计显示1615 KHz。重复上述步骤数次，直至频率覆盖520~1615 KHz （上下各留5 KHz余地）。
5. 功放电路调整。
LM386的第1和8脚之间串联的电容和电阻决定了功放的增益。实际使用时发现，用喇叭放音，音量电位器在50%正好满足，这时插上32Ω耳机，已经震耳。因此本机使用带开关的耳机插座，搭建外放耳机响度自适应电路。耳机拔出时在R29两端并联一个小电阻，使外放增益加大；当耳机插入时，开关断开，该回路的电阻加大，功放增益下降。经过实验，得出R29= 1kΩ，R34= 510Ω，正好满足需要。
6. 电池充电电流调整。
买到的TP5100 充电板默认是1 A的恒流充电模式。但是14500锂电池容量约为700 mAh。充电电流应小于350 mA。查阅厂家说明书，TP5100的恒流充电电流可以通过外置电阻设定，手头只有1Ω 0805电阻，设定电流为100 mA，也可以满足要求，只是充电时间稍长。充电接口设置为充电时不可收听，从源头上避免了充电器的干扰。
七、机芯的改进
机芯初步调试完毕，开始试听。结果发现，对比德生的2P3，R-308和DE1103，该机灵敏度极低，无论白天晚上只能勉强收到江苏本地4个电台。其他的商品机白天可以稳定清晰接收本地台，晚上可收到上海，浙江，安徽，甚至辽宁的中波台。
回想起之前中放增益低，初步锁定故障点。
从混频输入处（TP1）输入455 KHz等幅信号，用示波器探查每一级放大器的电压，发现一中放管T4电压放大倍数却只有3倍（换算成电压增益9.5 db），直流工作点正常，前级输入正常，输出的中周也是按照给出的成品数据按比例绕制的，所有参数看似都正确，这……难不成要做披着羊皮的哈士奇？？！
百思不得其解了3天。某天突然开窍想到：负载阻抗太小可能造成输出功率严重下降，现在这个输出中周负载实际只有7匝，电感量1点几uH，455 KHz时的阻抗（抛开后级）只有约4欧姆，当然没什么电压增益了。
将初级抽头增加到25匝，装好后整机灵敏度大增。然而屋漏偏逢连夜雨，我的扫频仪NWT500没输出了，拆开发现输出功放管ERA-5SM电流250 mA以上，限流电阻严重发烫判断是ERA-5SM烧了……询问卖家确认是功放集成烧坏，并被告知可以用SOT89封装的AG603或AG604代替，原来的ERA-5SM是十字架型的，引脚单薄，很容易在屏蔽盒里积聚热量而烧毁。网上买了AG604的拆机件，换上之后，如虎添翼，哈哈……
由于中周抽头比变化，耦合电容C21也应减小，调整磁芯之后，比较完美的通频带图出来了，机器的灵敏度更上一层楼。
八、装入套件机壳
本届DIY制作大赛的初衷是使用套件改造。限于体积因素，选用了博士618六管收音机套件（外壳尺寸16.5 cm*10 cm*4.5 cm）为基础，只利用机壳、调谐盘、音量电位器。
为减少反复拧螺丝造成的塑料柱损坏，索性直接将所有接线柱用立铣刀割除，换上合适长度的M3六角铜柱。铜柱多余的部分用钢锯切除，切下的部分留着还可做顶丝。现将铜柱用螺丝固定到电路板上，再用AB结构胶逐个粘到机壳上，这样就可以保证装配精度。
选用高动态的3寸8欧飞乐钕磁喇叭，减轻重量，只是这个喇叭播放需要功率挺大的，这是导致外放和耳机响度差异大的原因之一。由于喇叭海绵边高出喇叭壳，只能使用4个M3 铜花母固定。花母之间的空隙使用单面带胶的聚醋酸乙烯泡沫塑料填充。由于原喇叭是2寸，面板预留了很多封闭的栅格，为减少前面板声音反射，使用2 mm 立铣刀沿着原有栅格开洞，保证了面板的原有风格。
最后是美化工作，校准度盘，面板用1mm有机玻璃重新做，背面先喷一层白漆，再喷一层黑漆，再用激光雕刻。
有了diy的激光雕刻机就是爽。附上标志集合（分辨率足够大，可缩放）
因为充电板使用TP5100，属于开关型的，干扰很大，但是效率高，充电使用9~12V电源都可以满足要求。
工作完成，上一组定妆照。谢谢大家支持！中秋快乐！
补充内容 (2015-9-30 14:29):
47楼 有最近对中放的改进，改进中周和谐振电容，增益达到约54dB，带宽9KHz。选择性和灵敏度得到提升，音质变化不大。
今早实测整机静态电流17mA。 |
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发表于 2015-9-28 00:00:25
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