前面介绍了各种电子电路,将这些电路按照一定的规则连接起来,即可组成具有某种特定功能的电路。对一个特定功能的电路进行分析的基础是读懂相关的电路图。
读电路图的步骤是:首先了解电路的用途,画出电路的组成框图,然后对各框图中的单元电路进行详细的分析。下面以超外差收音机电路为例来介绍模拟电路读图的常识。
无线电广播采用调制的原理来发送信号,普通的无线电广播发送的信号是调幅波,不同的电台发送不同频率的调幅波信号。
收音机电路可接收不同电台发送的调幅波信号,并将所接收到的信号变换成声波信号输出。收音机电路要实现这个功能,电路的组成框图可采用如图B-1所示的形式。
图B-1 收音机电路的组成框图
图B-1中输入电路的作用是接收不同电台发送的调幅波信号,高频放大电路的作用是对调幅波信号进行放大,检波电路的作用是将调幅波信号中的音频信号取出来,低频放大电路的作用是对音频信号进行放大,功率放大电路的作用是对音频信号进行功率放大,以推动负载输出声音信号。
因不同电台信号的载波频率不同,且高频放大器的放大倍数与频率有关,若不采取措施解决放大器放大倍数与频率有关的问题,势必会出现收音机转换信号的效果与电台频率有关的问题。在收音机电路中采用变频的办法,可以有效地解决这个问题。
收音机电路变频的过程是:收音机在接收外界信号的同时,本身产生一个比外界输入信号频率高465kHz的本机振荡信号,本机振荡信号与外界输入的信号在变频电路中相减,产生465kHz的固定中频信号。收音机后续的电路对465kHz的固定中频信号进行放大。处于这种接收状态下的收音机称为超外差收音机。根据超外差收音机的工作原理可得超外差收音机的组成框图,如图B-2所示。
图B-2 超外差收音机的组成框图
由图B-2可见,图B-1框图中的高频放大电路,在超外差式收音机中变成了变频电路和中频放大电路。图B-2中的AGC电路称为自动增益控制电路,该电路的作用是保证收音机输出的声音信号不会因输入信号强度的变化而变化。
在熟悉组成框图的情况下,接下来的工作是根据组成框图,对各个单元电路进行详细的分析,将整机复杂的电路转化成简单的单元电路。
图B-3是一个简单的超外差收音机的整机电路图,下面以该电路图为例,介绍读图的方法和过程。
由图B-3可知,收音机的第一级电路是输入电路。输入电路是收音机的门户,根据前面的知识可知,LC串联谐振电路即可实现接收外界电台信号的目的。图B-3中变压器Tr1的一次线圈、可变电容器C1和半可变电容器C2组成输入电路。改变可变电容器的值,就可以改变输入电路的谐振频率,接收到不同的电台信号,收音机在调台时转动的部件就是可变电容器。(www.xing528.com)
图B-3 超外差收音机的电路图
由图B-2可知,输入电路接收信号后,通过变压器耦合送到变频电路。根据变频的原理,变频电路要实现变频的目的,首先要产生一个本振信号,然后再混频产生465kHz的中频信号。本振信号由LC正弦波振荡器产生,利用晶体管的非线性特性可实现混频的目的。在变频电路中,振荡器和混频器是由同一个晶体管来承担的。在本电路中变频电路以晶体管VT1为核心。
图B-3中的变压器Tr2是振荡线圈,该线圈的一次电路、可变电容器C5和半可变电容器C6也组成LC串联谐振电路。因两个可变电容器是同轴套在一起的(图中的虚线表示两个器件共轴),所以可保证在任何时刻振荡电路的振荡频率,比外界输入信号的频率高465kHz。变压器Tr2的二次线圈是振荡器的反馈网络。
变频电路中的振荡器是共基极组态的放大器,电阻R1是晶体管VT1的偏置电阻,电容器C3是基极电容,电阻R2是晶体管的发射极电阻,C4是耦合电容。谐振电路的振荡信号经C4从晶体管VT1的发射极输入,经晶体管VT1放大后,从集电极输出。输出的信号经变压器Tr2的一次线圈反馈到输入电路,激励振荡器产生正弦振荡。
图B-3中的Tr3为中频变压器,简称中周。该变压器的一次线圈和电容器C组成LC并联谐振电路,该谐振电路的谐振频率是465kHz。该电路是变频电路的选频网络,该电路可将465kHz的信号取出来,通过变压器耦合送到晶体管VT2组成的中频放大器中进行放大。
变频电路的工作原理是:振荡器产生的本机振荡信号从晶体管VT1的发射极输入,输入电路接收到的外界电台信号从晶体管VT1的基极输入,这两个信号在晶体管VT1内汇合,因晶体管非线性的作用,从晶体管集电极输出的信号有外界的输入信号f和本振的信号f0,两信号的差频为f0-f,两信号的和频为f0+f。其中,差频信号f0-f就是465kHz的中频信号,该信号被中频变压器取出,通过变压器耦合送到后级的中频放大器中做进一步的放大。
中频放大器以晶体管VT2为核心,图B-3中的变压器Tr4也是中频变压器。中频放大器是共发射极电路,因晶体管VT2的集电极接中频变压器Tr4,该变压器的一次线圈和电容器C组成谐振频率是465kHz的LC并联谐振电路,所以该放大器只对465kHz的中频信号实施有效放大。因中频放大器只对固定频率的中频信号有放大作用,对其他频率的信号没有放大作用,所以中频放大器又称为选频放大器。
图B-3中的电阻R3、电容C7和C8是中频放大电路的偏置电路,该电路的偏置电压取自晶体管VT3的集电极。因晶体管VT3的集电极电位与输入信号的强度成反比,当外界输入信号的强度较大时,晶体管VT3的集电极电位较低,中频放大电路的偏流较小,中频放大电路的增益较小;当外界输入信号的强度较小时,晶体管VT3的集电极电位较高,中频放大电路的偏流较大,中频放大电路的增益较大。中频放大电路的增益随输入信号的强、弱自动调节的功能称为自动增益控制(AGC)电路。
中频放大电路输出的信号,经变压器耦合输入以晶体管VT3为核心的检波放大电路。由前面介绍的知识可知,利用二极管可实现检波的目的。在检波放大电路中,利用晶体管的发射结在实现检波功能的同时,对检波出的信号也有一定的放大作用。电容器C9是滤波电路,该电路可滤掉检波后的高频信号,并在电位器上产生音频信号输出,该电位器就是收音机的音量控制电位器。
输出的音频信号经电容器C10耦合送入以晶体管VT4为核心的低频放大器中,该电路是共发射极的电压放大器,电阻R5是放大器的偏置电阻,该放大器集电极所接的负载是输入变压器Tr5。输入变压器Tr5内部有三个线圈,一个一次线圈,两个二次线圈。两个二次线圈的输出信号是极性相反的电压信号。
晶体管VT5和VT6组成功放电路,因该电路的VT5为共集电极电路,VT6是共发射极电路,与前面介绍的互补对称电路不完全相同,所以,该电路称为准互补对称的OTL电路。电路中的电阻R7、R8、R9和R10是晶体管VT5和VT6的偏置电阻,用来消除交越失真。
电阻R6和电容器C13是电源滤波电路,用来消除功放电路对前级放大电路的影响。
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