普通家用收音机的原理及制作

霍开朗

收音机是常见的家用电器之一。利用收音机，我们可以听到远在几十、几百公里外的电台主持人的谈话，或是电台播放的一首动听的歌曲。由于收音机的结构、原理比较简单，利用一些简单的电子元件和芯片，就可以制作出一个简易的收音机。那么，就让我们一起来了解一下简易收音机是如何工作的。

我们平常能够听到的声音，其频率大约只有300-3000 Hz，而且传播速度慢、衰减很快、易受干扰，因此不适合直接将其作为广播信号进行传播。所以，必须要对声音进行处理，即所谓的调制：将音频信号加到高频载波信号上，使其变成适合远距离传输的调制信号，而高频载波信号的某一参量随着声音信号强度的变化而变化。我们常听说的FM（frequency modulation，正弦波频率调制）就是指正弦载波信号的瞬时频率随音频信号变化的一种调制方法（如图1所示），调频收音机就是采用这种调制方法。经过调制的声音信号，人耳是无法直接听到的，必须要对调制信号进行处理，还原为音频电信号并完成声电转换，这样，我们就可以听到被传播的声音了。这一过程，就是由收音机来完成的。

图2所示的是收音机工作的原理框图。如前文所述，电台发出的信号是经过调制的高频无线电信号，而不同电台发出的信号频率是不同的，如果把天空中所有的无线电信号都接收下来并进行处理，就会有很多声音混杂在一起，最后什么也听不清。所以，为了收听需要的节目，收音机要实现的第一项功能就是从众多频率的信号中把所需信号挑选出来，并将不需要的信号去除，这就是我们所使用的“选台”旋钮。我们需要的高频信号被挑选出来后，一般是非常微弱的，所以必须使用高频放大器将信号放大，并对放大后的信号进行解调（将被传递的音频信号从调制信号中恢复出来，即解调），获得较低频率的音频信号。不过，解调输出的音频信号功率通常也只有几毫瓦，即使用扬声器播放，声音也会非常小，因此在将音频信号转换为声音之前，需要先通过一个低频放大器，最后将放大的音频信号通过耳机或扬声器输出。完成这一过程后，我们就可以收听到清晰的电台节目了。

从图2我们可以看出，收音机的整个工作过程并不复杂，在对其信号稳定性、抗干扰能力等性能要求不高的情况下，只需要一些简单的电子元件和芯片，组成一个简单、完整的电路，就能制作出一个简易收音机，并收听到电台节目。如图3所示，是一种简易收音机的电路图，只需要几个电阻、电感、电容和三极管，再加上一个简单的芯片，就可以实现图2所示的各项功能。

从不同频率的信号当中挑选出需要的频率信号，可以通过多种方式实现，而如图4所示的Lc选频网络是其中非常简单、有效的一种。我们知道，电感允许低频信号通过，而电容允许高频信号通过，当二者并联时，会存在一个与电容、电感参数有关的谐振频率。当信号的频率与Lc网络的谐振频率相等时，该信号就被允许通过；当信号频率与谐振频率不相等时，该信号就受到抑制和削弱。这样，我们就能从不同频率的信号中挑选出需要的信号。在收音机中，我们常用电感和可变电容组成可调节的Lc选频网络，只需调节电容值的大小，即可改变谐振频率，从而收听不同的电台了。如图3所示，电感和可变电容c1组成了该简易收音机的选频网络。

由于一般的高频放大电路（图5）和解调电路都比较复杂，图3所示的简易收音机的高频放大和信号解调功能都是通过三管脚的芯片7642（图6）直接实现的。通过Lc选频网络的高频信号，由2号管脚（芯片与外部电路连接的接口）输入到含有多级高频放大电路的7642中，进行多次的功率放大，再由其中的解调电路将其中我们所需的音频信号还原出来，并从3号管脚输出进行下一步处理。

解调得到的音频信号由于功率太小，还需要先经过图3中的两个9014三极管进行放大。三极管的外观与芯片7642基本相同，也是有3个管腳，分别为基极、集电极和发射极。音频信号分别依次由两个三极管的基极输入、发射极输出，完成两次放大。值得一提的是，虽然该简易收音机采用两个三极管进行低频放大，但是一般情况下，采用一个放大倍数比较高的三极管就已经足够了，比如图7所示的另外一种简易收音机的电路图，它与图3表示的电路结构基本相同。

经过低频放大处理的音频信号连接耳机或扬声器后，其中的线圈产生交变磁场，与永磁体的磁场相互作用，使得耳机或扬声器中的纸盆发生振动，从而完成电能到声能的转换，让我们能够收听到喜爱的节目。

我们已经了解了图3所示电路图是如何实现收音机的功能的，但想要听到清晰、噪声小的声音，仅依靠前面提到的元件和芯片是无法实现的，还需要电路图中所示的其他元件协同完成。电容c2、c3、c5分别接在地面与信号传输线路之间，是为了防止干扰信号的引入，而c4则可以为解调后的交流信号提供适当的通路，并阻止直流信号通过。电阻R1、R2、R3等则可以为芯片7642和三极管提供合适的工作电压或工作电流。只有引入这些电容和电阻，才能保证我们收听到的声音具有一定的清晰度，同时噪声足够小。

通过前面的介绍，我们已经知道图3所示的电路不仅能够实现接收电台信号的功能，还能够在一定程度上减小干扰、提高清晰度。实际上，实际电路板的线路布局以及元件的焊接质量也是影响最终收音质量的重要因素。如图8所示，电路板上元件、连线之间必须保持一定的距离，如果距离太近，会带来比较大的干扰信号。同时，连线一般都要求具有一定的宽度，否则信号可能会不稳定。而元件的焊接是否牢固也会影响收音质量，虚焊和假焊有可能产生短路或断路。如图9所示，小而圆的焊点是比较理想的焊点。

简易收音机的结构、原理虽然简单，但通过对其电路结构的学习和电路板的焊接，我们不仅了解了更多关于电路的知识、锻炼了实际动手能力，还形成了认真思考、发现问题的好习惯。其实，对待每一件事，认真、严谨的态度都是非常重要的，如果能够通过仔细、全面地思考找出可能存在的问题，那么就会取得事半功倍的效果。如果我们还能够主动地动手实践，那么我们还可以从结果当中获得更多的经验和知识。在未来的学习生涯中，我们都会面对我们从未涉猎过的领域，如果我们能够多思考、多实践，那么我们得到的知识和经验一定会比别人更多，成为更全面、更优秀的人。