使用 LM386 音頻放大器創(chuàng)建無線電接收器電路
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-02-09 16:07:22 | 381 次閱讀
雖然無處不在的 LM386 IC 設(shè)計(jì)用作音頻放大器,但它具有許多未記錄的特性,可用于創(chuàng)建簡(jiǎn)單的無線電接收器電路,提供令人驚訝的高性能。這些電路可用于接收中波和短波波段的 AM、CW 和 SSB RF 傳輸,而無需外部天線。
仔細(xì)查看圖 1中所示的 LM386 的內(nèi)部原理圖,可以發(fā)現(xiàn)其電壓增益由其內(nèi)部反饋電阻器的比率和可選(外部)旁路電阻器的值決定。如果不加旁路電阻,單路輸入電壓增益為15000/(1350+150)=10。當(dāng)用于差分模式(輸入到引腳 2 和 3)時(shí),其增益將是該值的兩倍。
德州儀器 LM386 音頻放大器原理圖圖 1此 LM386 原理圖取自Texas Instruments 數(shù)據(jù)表。
當(dāng)一個(gè) 10 μF 的電容跨接在引腳 1-8 時(shí),它繞過 1350 歐姆的反饋電阻,導(dǎo)致單輸入增益變?yōu)?15,000/150=100。在引腳 1 和地之間移動(dòng)旁路電容器可有效旁路完全決定交流音頻的負(fù)反饋電阻器。這導(dǎo)致了 15,000/ 的極高不確定音頻增益,但它可以通過添加一個(gè)與 10 μF 旁路電容器串聯(lián)的小電阻來定義。值為 10 歐姆的電阻器將提供 15,000/10=1,500 的增益。在此配置中,可實(shí)現(xiàn)的最大電壓增益超過 70 dB。
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一個(gè)簡(jiǎn)單的 TRF 接收器
LM386 作為無線電接收器的潛力是多年前在調(diào)查使用這些設(shè)備之一的接收器中的異常行為時(shí)發(fā)現(xiàn)的。在故障排除過程中,很明顯 LM386 充當(dāng)高增益 RF 包絡(luò)檢測(cè)器,只需將調(diào)諧電路連接到其輸入即可用作 AM 接收器。事實(shí)證明,通過實(shí)現(xiàn)前面提到的 LM386 的兩個(gè)功能并在輸入端使用調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn) MW 鐵氧體棒電感器,可以創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)諧射頻 (TRF) 接收器。雖然不是非常靈敏,但在城市環(huán)境中使用時(shí),它能夠在沒有外部天線的情況下接收一些本地電臺(tái)。該接收器的電路如圖 2所示。
原理圖 LM386 TRF 接收器圖 2 LM386 可用作調(diào)諧射頻接收器。
再生中波接收器
LM386 的數(shù)據(jù)表表明其增益在超過 1 MHz 的頻率下大于單位增益 (10 dB)(圖 3)。因此,LM386 能夠在中波 AM 波段(540 至 1600 kHz)中振蕩,使其可以用作中波 AM 再生接收器。這顯著提高了 TRF 版本的靈敏度和選擇性。結(jié)果如圖 4所示。
Texas Instruments 數(shù)據(jù)表圖表 LM386 電壓與頻率圖 3此電壓與頻率關(guān)系圖取自Texas Instruments 數(shù)據(jù)表。
原理圖 LM386 中波接收器圖 4該示意圖顯示了如何將 LM386 用作中波再生接收器。
如果去掉再生控制,電路就變成了考畢茲振蕩器。整個(gè)回路所需的兩個(gè) Colpitts 反饋電容器是 LM386 引腳 3 上的固有輸入電容,與從引腳 1 到地的 220 pF 電容器串聯(lián)。音頻增益通過放置一個(gè)與 10 μF 電容器串聯(lián)的扼流圈來最大化地面。它的值可能在 1 到 10 mH 之間。較高值的扼流圈會(huì)有一些內(nèi)阻,這會(huì)稍微降低最大音頻增益。如果使用較小值的扼流圈并且音頻增益過大,則可以將小值電阻器(10 至 100 歐姆)與扼流圈串聯(lián)放置。與 10 μF 電容器串聯(lián)的扼流圈繞過內(nèi)部反饋電阻器,該電阻器決定放大器的音頻增益,但對(duì) RF 頻率呈現(xiàn)高阻抗,因此該電路可用作 Colpitts RF 振蕩器。為了控制增益,使振蕩器再生可以變化以使其用作再生接收器,一個(gè) 10K 可變電阻器改變引腳 7 上的電壓,這減少了非反相引腳 3 上的振蕩晶體管汲取的電流,其中,反過來,降低了振蕩器增益。
再生短波接收器
基于 LM386 的接收器的短波版本如圖 5所示。使用具有高 L/C 比的 3 英寸鐵氧體棒,該電路能夠在使用 9V 電源時(shí)以超過 8MHz 的頻率工作。由 3 英寸鐵氧體棒上的 20 匝和 100 pF 可變電容器組成的儲(chǔ)能電路產(chǎn)生大約 3.5 至 6.5 MHz 的調(diào)諧范圍。通過使用較大值的可變電容器并從電感器中移除幾匝,可以增加調(diào)諧范圍上限。當(dāng)使用 National Semi 或三星制造的 LM386 構(gòu)建時(shí),此配置可以接收高達(dá) 8 MHz 的 80 米和 40 米業(yè)余頻段。
原理圖LM386短波接收器圖 5 LM386 可用于創(chuàng)建短波再生接收器。
該接收器的性能出奇地好,具有出色的靈敏度和選擇性,可與使用其內(nèi)置鞭狀天線的最佳商用手持短波接收器相媲美。它可以在不需要外部天線的情況下接收許多北美短波,以及 80 米和 40 米業(yè)余波段上的許多 CW 和 SSB 傳輸。如果需要,可以使用纏繞在鐵氧體棒上的單匝鏈路將外部天線松耦合到接收器(以防止振蕩器負(fù)載)。單個(gè) JFET 或晶體管 RF 緩沖器可用于隔離天線,并且由于使用了鐵氧體棒電感器,還可以將其電感耦合到大環(huán)形天線。與直接轉(zhuǎn)換接收器不同,
更高的頻率和更多的能力
在更高的接收頻率下使用 LM386 的高增益和 RF 包絡(luò)檢測(cè)器特性可以通過添加基本上是單個(gè)晶體管 Q 倍增器來實(shí)現(xiàn)。圖 6中所示的最后一組電路在 Colpitts 振蕩器配置中添加了一個(gè)晶體管,它與 LM386 的高增益和 RF 包絡(luò)檢測(cè)屬性一起產(chǎn)生了高性能再生接收器。當(dāng)與鐵氧體棒電感器一起使用時(shí),它們能夠以超過 14 MHz 的頻率振蕩,并在接收強(qiáng)大的商業(yè) SW 電臺(tái)時(shí)產(chǎn)生震耳欲聾的音量。原理圖顯示了帶有 2N3906 通用 PNP 晶體管的電路,但 2N2907 和 2N4403 也已成功使用。
在電路 1、2 和 3 中,LM386 輸入直接連接到儲(chǔ)能電路,并將 LM386 用作 RF 包絡(luò)檢測(cè)器。電路 4 具有相對(duì)較大的耦合電容值,使用 LM386 作為音頻放大器和 RF 包絡(luò)檢測(cè)器,兩個(gè)信號(hào)都出現(xiàn)在前端晶體管的發(fā)射極。電路 5 具有較小值的輸入耦合電容器,并使用 LM386 作為 RF 包絡(luò)檢測(cè)器,它僅檢測(cè)前端晶體管發(fā)射極上存在的 RF。電路 6 用作 RF 包絡(luò)檢測(cè)器,通過將 LM386 的差分輸入連接在一起而無需輸入耦合電容器。這可以防止出現(xiàn)在晶體管發(fā)射極上的直流輸入電壓(大約 0.6V)使 LM386 飽和。
LM386 高性能再生接收器原理圖圖 6使用高增益和 RF 包絡(luò)檢測(cè)器模式創(chuàng)建 LM386 短波再生接收器。
從 3 英寸鐵氧體棒上的 8 匝和標(biāo)準(zhǔn) MW多變調(diào)諧可變調(diào)諧電容器的兩個(gè)組構(gòu)建儲(chǔ)能電路,為電路 6 提供大約 3.5 至 10.5 MHz 的調(diào)諧范圍,涵蓋 80 米和 40 米業(yè)余波段。當(dāng)接收器振蕩并且再生控制發(fā)生變化時(shí),會(huì)有輕微的頻移,這一特性在接收 SSB 信號(hào)時(shí)??實(shí)際上是一種資產(chǎn),因?yàn)樵偕刂瓶捎糜谖⒄{(diào)。
施工注意事項(xiàng)
盡管這些電路已在塑料原型板上成功制造,但它們的高增益決定了它們最好構(gòu)建在良好的銅接地平面上,使用曼哈頓或死蟲式組件布局。請(qǐng)注意,對(duì)于這些電路,重要的是要防止輸出引腳 5 上的任何 RF 泄漏可能反饋到鐵氧體棒電感器中。如果使用的物理布局造成音頻嘯叫問題,則值得添加一個(gè)與耳機(jī)串聯(lián)的值從 1 到 10 mH 的扼流圈。
閱讀更多設(shè)計(jì)理念接收器可與標(biāo)準(zhǔn) 32 歐姆立體聲耳塞式耳機(jī)配合使用。它們可以并聯(lián)使用以獲得 16 歐姆的負(fù)載阻抗以獲得更大的音量或與 64 歐姆的阻抗串聯(lián)使用。這可以在使用標(biāo)準(zhǔn) 32 歐姆立體聲耳塞時(shí)通過使用立體聲輸出插孔而不連接地線來實(shí)現(xiàn)。
純粹主義者可能希望增加電壓調(diào)節(jié)和變?nèi)?a target="_blank">二極管微調(diào)以提高電路的可用性,但我發(fā)現(xiàn)即使是最簡(jiǎn)單的形式,其性能也足以滿足隨意聆聽。
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