普通家用收音機的原理及制作

霍開朗

收音機是常見的家用電器之一。利用收音機，我們可以聽到遠在幾十、幾百公里外的電臺主持人的談話，或是電臺播放的一首動聽的歌曲。由于收音機的結構、原理比較簡單，利用一些簡單的電子元件和芯片，就可以制作出一個簡易的收音機。那么，就讓我們一起來了解一下簡易收音機是如何工作的。

我們平常能夠聽到的聲音，其頻率大約只有300-3000 Hz，而且傳播速度慢、衰減很快、易受干擾，因此不適合直接將其作為廣播信號進行傳播。所以，必須要對聲音進行處理，即所謂的調(diào)制：將音頻信號加到高頻載波信號上，使其變成適合遠距離傳輸?shù)恼{(diào)制信號，而高頻載波信號的某一參量隨著聲音信號強度的變化而變化。我們常聽說的FM（frequency modulation，正弦波頻率調(diào)制）就是指正弦載波信號的瞬時頻率隨音頻信號變化的一種調(diào)制方法（如圖1所示），調(diào)頻收音機就是采用這種調(diào)制方法。經(jīng)過調(diào)制的聲音信號，人耳是無法直接聽到的，必須要對調(diào)制信號進行處理，還原為音頻電信號并完成聲電轉換，這樣，我們就可以聽到被傳播的聲音了。這一過程，就是由收音機來完成的。

圖2所示的是收音機工作的原理框圖。如前文所述，電臺發(fā)出的信號是經(jīng)過調(diào)制的高頻無線電信號，而不同電臺發(fā)出的信號頻率是不同的，如果把天空中所有的無線電信號都接收下來并進行處理，就會有很多聲音混雜在一起，最后什么也聽不清。所以，為了收聽需要的節(jié)目，收音機要實現(xiàn)的第一項功能就是從眾多頻率的信號中把所需信號挑選出來，并將不需要的信號去除，這就是我們所使用的“選臺”旋鈕。我們需要的高頻信號被挑選出來后，一般是非常微弱的，所以必須使用高頻放大器將信號放大，并對放大后的信號進行解調(diào)（將被傳遞的音頻信號從調(diào)制信號中恢復出來，即解調(diào)），獲得較低頻率的音頻信號。不過，解調(diào)輸出的音頻信號功率通常也只有幾毫瓦，即使用揚聲器播放，聲音也會非常小，因此在將音頻信號轉換為聲音之前，需要先通過一個低頻放大器，最后將放大的音頻信號通過耳機或揚聲器輸出。完成這一過程后，我們就可以收聽到清晰的電臺節(jié)目了。

從圖2我們可以看出，收音機的整個工作過程并不復雜，在對其信號穩(wěn)定性、抗干擾能力等性能要求不高的情況下，只需要一些簡單的電子元件和芯片，組成一個簡單、完整的電路，就能制作出一個簡易收音機，并收聽到電臺節(jié)目。如圖3所示，是一種簡易收音機的電路圖，只需要幾個電阻、電感、電容和三極管，再加上一個簡單的芯片，就可以實現(xiàn)圖2所示的各項功能。

從不同頻率的信號當中挑選出需要的頻率信號，可以通過多種方式實現(xiàn)，而如圖4所示的Lc選頻網(wǎng)絡是其中非常簡單、有效的一種。我們知道，電感允許低頻信號通過，而電容允許高頻信號通過，當二者并聯(lián)時，會存在一個與電容、電感參數(shù)有關的諧振頻率。當信號的頻率與Lc網(wǎng)絡的諧振頻率相等時，該信號就被允許通過；當信號頻率與諧振頻率不相等時，該信號就受到抑制和削弱。這樣，我們就能從不同頻率的信號中挑選出需要的信號。在收音機中，我們常用電感和可變電容組成可調(diào)節(jié)的Lc選頻網(wǎng)絡，只需調(diào)節(jié)電容值的大小，即可改變諧振頻率，從而收聽不同的電臺了。如圖3所示，電感和可變電容c1組成了該簡易收音機的選頻網(wǎng)絡。

由于一般的高頻放大電路（圖5）和解調(diào)電路都比較復雜，圖3所示的簡易收音機的高頻放大和信號解調(diào)功能都是通過三管腳的芯片7642（圖6）直接實現(xiàn)的。通過Lc選頻網(wǎng)絡的高頻信號，由2號管腳（芯片與外部電路連接的接口）輸入到含有多級高頻放大電路的7642中，進行多次的功率放大，再由其中的解調(diào)電路將其中我們所需的音頻信號還原出來，并從3號管腳輸出進行下一步處理。

解調(diào)得到的音頻信號由于功率太小，還需要先經(jīng)過圖3中的兩個9014三極管進行放大。三極管的外觀與芯片7642基本相同，也是有3個管腳，分別為基極、集電極和發(fā)射極。音頻信號分別依次由兩個三極管的基極輸入、發(fā)射極輸出，完成兩次放大。值得一提的是，雖然該簡易收音機采用兩個三極管進行低頻放大，但是一般情況下，采用一個放大倍數(shù)比較高的三極管就已經(jīng)足夠了，比如圖7所示的另外一種簡易收音機的電路圖，它與圖3表示的電路結構基本相同。

經(jīng)過低頻放大處理的音頻信號連接耳機或揚聲器后，其中的線圈產(chǎn)生交變磁場，與永磁體的磁場相互作用，使得耳機或揚聲器中的紙盆發(fā)生振動，從而完成電能到聲能的轉換，讓我們能夠收聽到喜愛的節(jié)目。

我們已經(jīng)了解了圖3所示電路圖是如何實現(xiàn)收音機的功能的，但想要聽到清晰、噪聲小的聲音，僅依靠前面提到的元件和芯片是無法實現(xiàn)的，還需要電路圖中所示的其他元件協(xié)同完成。電容c2、c3、c5分別接在地面與信號傳輸線路之間，是為了防止干擾信號的引入，而c4則可以為解調(diào)后的交流信號提供適當?shù)耐罚⒆柚怪绷餍盘柾ㄟ^。電阻R1、R2、R3等則可以為芯片7642和三極管提供合適的工作電壓或工作電流。只有引入這些電容和電阻，才能保證我們收聽到的聲音具有一定的清晰度，同時噪聲足夠小。

通過前面的介紹，我們已經(jīng)知道圖3所示的電路不僅能夠實現(xiàn)接收電臺信號的功能，還能夠在一定程度上減小干擾、提高清晰度。實際上，實際電路板的線路布局以及元件的焊接質(zhì)量也是影響最終收音質(zhì)量的重要因素。如圖8所示，電路板上元件、連線之間必須保持一定的距離，如果距離太近，會帶來比較大的干擾信號。同時，連線一般都要求具有一定的寬度，否則信號可能會不穩(wěn)定。而元件的焊接是否牢固也會影響收音質(zhì)量，虛焊和假焊有可能產(chǎn)生短路或斷路。如圖9所示，小而圓的焊點是比較理想的焊點。

簡易收音機的結構、原理雖然簡單，但通過對其電路結構的學習和電路板的焊接，我們不僅了解了更多關于電路的知識、鍛煉了實際動手能力，還形成了認真思考、發(fā)現(xiàn)問題的好習慣。其實，對待每一件事，認真、嚴謹?shù)膽B(tài)度都是非常重要的，如果能夠通過仔細、全面地思考找出可能存在的問題，那么就會取得事半功倍的效果。如果我們還能夠主動地動手實踐，那么我們還可以從結果當中獲得更多的經(jīng)驗和知識。在未來的學習生涯中，我們都會面對我們從未涉獵過的領域，如果我們能夠多思考、多實踐，那么我們得到的知識和經(jīng)驗一定會比別人更多，成為更全面、更優(yōu)秀的人。