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调频收音机

一 . 实验目的

掌握锁相环电路的工作原理；

了解收音机的工作原理及设计方法；

掌握单片机的工作原理，了解单片机最小系统。

掌握调频、解调原理，了解鉴频电路；

二 . 实验原理

FM 调制模拟波形示意图

1 频率调制原理

频率信号的瞬时角频率可以表示为：( ) ( )FM c ft K m t

fK 为频偏常数 ( 调制常数 ) ，表示调频器的调频灵敏度，此时：( ) ( ) ( )FM FM c ft t dt t K m t dt 调频信号的时域表达式为：

( ) cos[ ( ) ]FM c fS t A t K m t dt ( ) cosm mm t A t设 为模拟时域信号，则

FMS ( ) cos[ sin ]f mc m

m

K At A t t

二 . 实验原理

2 调频波解调原理

收音机整体框图

其中高频放大、混频、中频滤波、放大、鉴频以及音频信号的输出都是由专用的解调芯片 CXA1691 完成的。 本振频率为 ， FM 中心频率为 ，中频为 ，故 的范围为 98.7MHz-118.7MHz 。当输入信号频率 且 时，该频率的噪声也能通过中频放大器，这就是镜像干扰，所以输入信号要通过一个带通滤波器，使镜像信号能够被衰减。通常使用 LC 滤波器。

Lf Cf10.7I L Cf f f MHz ( )L Cf f

Lf

' Lf f ' 10.7I Lf f f MHz

二 . 实验原理

3 集成解调芯片原理

调谐指示信号图

CXA1691S 是专门为 AM/FM 收音机设计的集成电路芯片。它提供了从射频放大、混频、中频放大、正交鉴频到音频功放输出的全部功能，所需的外围元件较少。

CXA1691的 19号脚为调谐指示信号输出，随电台强弱信号的变化如图所示，有电台时输出电压最低。可使用此脚作为自动收台时的判断。

二 . 实验原理

4 锁相环工作原理

锁相环基本框图

压控振荡器 (VCO)：产生射频信号。其输出频率受到控制电压的影响，大多数 VCO 的输出频率随控制电压升高而升高，即具有正斜率；

分频器（ Div）：对 VCO的输出频率进行分频，使频率降下来以便于处理；

鉴相器（ PD）： 对输入的参考频率 (相位 )和分频后的频率进行比较，根据频率 (相位 )之差产生对应的输出电压；

低通滤波器 (LPF)：对鉴相器输出的电压进行滤波，为 VCO 提供干净的控制电压，同时为系统提供一定的稳定裕量，该低通滤波器也称为环路滤波器。

三 . 实验设备和器件

四 . 实验内容

主要电路部分为本振 VCO与谐振回路，所有接地与电源以及不使用的引脚都接去耦合电容或接地，去耦合电容可以减小噪声。 Vsat 送入 CD4046进行V/F转化，当调谐后输出压最小。 Fosc out 是供测量之用，其必须通过一个小电容才能接出，否则可能受示波器探头影响而观察不到正确波形。 Vsat输出到 CD4046 作 V/F转换。 AFC可以通过小电容（约3-5pF）接到 Fosc上，在芯片内部起频率自动控制作用。

四 . 实验内容

mute1

fm discri2

nf3

vol4

am osc5

afc6

fm osc7

reg8

fm rf9

am in10

nc11

fm in12

fe gnd13

ifout14

bs15

amif in16

fm if in17

nc18

meter19

if gnd20

agc afc21

agc afc22

det out23

af in24

ripple25

vcc26

af out27

gnd28

*

cxa1691

0.1uFC1

100R1

10KR2

50KR3 4.7uF

C26

103

C310uF

C4

220uF

C5

100uFC6 10uF

C7

10uFC8 4.7uF

C947uF

C10

0.1uFC12 0.1uF

C13

0.1uFC11

0.01uFC14

300

R5

D1

D21000pFC15

5pFC16

5pFC17

5pFC18

1000pF

C19

33pF

0.05uH

0.05uH

100KR6

100KR7

DAC/PLL

fosc

+5

Vsat

fm osc

fm rf

fm rf

fm osc

CF2

CF3

1pF

C22

CXA1691 解调电路图

四 . 实验内容

xout1

xin2

ce3

clk4

data5

cd6

p07

p18

if in9

p2 10am in 11fmin 12vdd2

13vdd1 14

pd 15vss 16

bu2614

12

33pF

33pFC22

C35

C444

C55

1KR20

1K

R22

1KR33

4.7KR44

1K

R56

100pF0.1uF

10uF

470R65

10K

R77

10uF

+5

Fosc

47uF45

10uF

0.1uF

C59

100pFC62

334pFC61

470pF

C60

222

C121

102

C131

10K

R8

10K

R9100K

R10

10K

R11+12

VD 2.6-9.8V

cpu

BU2614 为串口锁相环，外围电路简单，连线少。 PD输出接由三极管构成的环路滤波器。

BU2614 锁相环电路图

五 . 测试方案及测试表

使用多台高频信号源设定频率为 88MHz ～ 108MHz之间，调制信号频率范围 100Hz ～ 15000Hz，最大频偏 75kHz，同时输出。测试接 8 欧姆喇叭端输出信号。

接收频率范围

最大不失真输出功率

频率精度

接收灵敏度

镜像抑制性 自动搜台误差

收音机性能测试表格

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