收音機的基本工作原理可以簡單歸納為：第一步要接收到相應頻率的無線電波，第二步是從無線電波上取出調(diào)制在其上的聲音信息，第三步為把聲音信息還原成人耳能聽到的聲音。如圖1所示，簡易的收音機的系統(tǒng)由五大模塊組成。調(diào)電臺信號有調(diào)諧回路選擇接收后，接收到的無線電信號是非常微弱的，再通過調(diào)諧電路后，還需要經(jīng)過高頻放大電路進行高頻放大到一定幅度后，才能送往二極管和濾波電容構(gòu)成的倍壓檢波電路進行檢波，將調(diào)幅信號包絡解調(diào)下來，得到調(diào)制前面的音頻信號，將音頻信號進行低頻放大，聲音信息此時還是一種幅度很低的電信號，我們?nèi)硕锹牪坏降模诮?jīng)過晶體管電流放大后，送到揚聲器，還原成可聞得聲波信號。

　　該簡易收音機制作非常簡單，通過改變電感和電容的大小來接收中段550kHz到1600kHz內(nèi)的簡易收音機。而且收音機音頻輸出基本達到人耳能夠聽出的程度。

　　根據(jù)上述收音機基本工作原理用芯片CD4011設計出了如圖2所示的簡易收音機的工作原理電路圖。

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　　2、電路工作原理分析

　　電路圖如圖2所示，通常情況下，這類與非門電路都作在開、關兩種狀態(tài)，即輸出高電平和低電平上。事實上，在高低電平的轉(zhuǎn)換過程中，存在一個過渡區(qū)，過渡區(qū)的中間部分基本上呈線性狀態(tài)。因此，可以利用反饋電路選擇適當?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，使得各與非門都處于放大狀態(tài)。電路及工作原理如圖2所示，分別將每個與非門的輸入端并接在一起作反相器用，轉(zhuǎn)換高低電平。L1，C1為接收諧振回路，R1為直流反饋電阻，C2為交流旁路作用，接收到信號經(jīng)U1A高頻放大后，通過C3耦合，送到由D1、D2、R2、C4構(gòu)成的倍壓檢波電路進行檢波，再經(jīng)門U1B、U1C、U1D進一步放大后送到耳機輸出。途中的C1可選單串可變電容，線圈L可在50MM的磁棒上繞80~100T，耳機應該選用高阻耳機，也可增加一級集成音頻放大電路如LM386，或用三極管作阻抗變換，通過增加和減少磁棒上線圈的匝數(shù)，以保證收音機處于合適的頻率接收范圍之內(nèi)。

　　注意：（1）CD4011:4-2輸入端與非門數(shù)字集成電路。

　　（2）可變電容選用型號為CBM-233P，電容量在5~141p之間變化。電感線圈L用直徑0.18mm的漆包線5*3*55mm的磁棒上繞100匝。三極管用9012.電源用4節(jié)5號電池。耳機用32歐姆的立體聲耳機。

　　3、各模塊工作原理的分析與介紹

　　（1）調(diào)諧回路模塊

　　圖4 高頻放大和倍壓檢波電路圖

　　如圖4所示，有與非門CD4011進行高頻放大，然后又二極管D1、D2及電容C3、電阻R2等組成的倍壓檢波電路進行檢波。當信號電壓正半周時，信號電壓進過D1對C3進行充電，C3上的電壓為左正右負。當信號電壓為負半周時，信號電壓與C3串聯(lián)后流經(jīng)二極管D2和電阻R2，檢波負載電阻R2上即可得到約2倍于信號電壓的輸出電壓，電容C4的作用是濾除檢波輸出信號中的高頻成分，得到音頻信號。

　　圖5 低頻放大電路圖

　　如圖5所示中，CMOS模擬放大電路給CMOS門電路加上適當?shù)钠秒妷海梢允蛊涔ぷ饔诰€性放大狀態(tài)。在與非門CD4011的輸出端與輸入端之間并接一個反饋電阻R4，將非門的工作點偏置于轉(zhuǎn)移特性曲線的中間，，即構(gòu)成了一個線性模擬放大器，放大倍數(shù)等于反饋電阻R4與輸入電阻R3之比。

　　（4）電源放大模塊

　　如圖6所示，由于CMOS電路輸出電流很小，為使收音機有足夠的音量，電路中由晶體管VT構(gòu)一級電流放大器，R5是晶體管VT的偏置電阻。電流放大模塊實質(zhì)上是一個射極跟隨器，可將CMOS電路的輸出電流放大。

　　四、【仿真與仿真結(jié)果分析】

　　如圖7所示為整體電路仿真圖，仿真后聽見揚聲器發(fā)出嗡嗡的聲音，按照原理改變電感的大小能收到中波段535kHz到1065kHz內(nèi)的電臺，但經(jīng)過調(diào)整始終沒有接受到有效頻段內(nèi)的聲音。因此對設計模塊進行仿真測試。 （1） 低頻放大仿真

　　如圖8所示，左側(cè)接入一個交流信號源，并在放大電路的另一端接上示波器，從圖9 上可以看出輸入信號（第一個波形）經(jīng)過放大

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　　（2） 電源放大仿真

　　如圖10所示，在左側(cè)接入一個交流信號源，并在放大電路的另一端接上示波器，從圖11上可以看出輸入信號（第一個波形）與輸出信號（第四個波形）之間的差距。

　　圖11 電源放大前仿真波形圖

　　（3） 高頻放大仿真

　　仿真電路圖如圖12所示，在左側(cè)接入一個交流信號源，再給電路兩端接入兩個示波器，圖13所示信號經(jīng)過放大電路放大后波形如圖14所示。可以看出信號經(jīng)過放大后幅度明顯增大。

　　五、【元器件清單】

　　總結(jié)

　　通過CD4011芯片制作簡易收音機的設計，了解了收音機的工作原理，真正的理解了調(diào)制與解調(diào)的過程，也了解了 CD4011 芯片的引腳的功能和使用方法。

　改進思路

　　在仿真時電路圖中的電路元件CD4011在Proteus中是找不到的，所以用了與非門4011代替，由于CD4011是一個包含4個與非門的CMOS電路，每個與非門有兩個輸入端一個輸出端。當兩個輸入端有一個輸入為0，輸出就為0。只有當輸入均為1時，輸出才為1。當兩個輸入端都為0時，輸出是1。所以CD4011就用圖中的4011代替了。簡易收音機從接收天線得到的高頻天線信號一般非常弱，即使已經(jīng)增加高頻放大器，檢波輸出的功率通常也只有幾毫瓦，用耳機還可以聽，但要用揚聲器就顯得太小，因此在檢波輸出后增加電流放大器來推動揚聲器來工作。如果采取超外差式電路，在收音機本振頻率和別接收信號的頻率相差一個中頻，在混頻器之前的選擇電路和本振采用統(tǒng)一調(diào)諧線，由于中頻固定，且頻率比高頻已調(diào)信號低，中方的增益可以可以做得較大，工作也比較穩(wěn)定，通頻帶特性也可以做得較理想，這樣可以使檢波器獲得足夠大的信號，從而使整個簡易收音機出出音質(zhì)較好的音頻信號。