使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路

接线图 2024年03月08日 11:04 61 admin

虽然无处不在的 LM386 IC 设计用作音频放大器，但它具有许多未记录的特性，可用于创建简单的无线电接收器电路，提供令人惊讶的高性能。这些电路可用于接收中波和短波波段的 AM、CW 和 SSB RF 传输，而无需外部天线。
仔细查看图 1中所示的 LM386 的内部原理图，可以发现其电压增益由其内部反馈电阻器的比率和可选（外部）旁路电阻器的值决定。如果不加旁路电阻，单路输入电压增益为15000/(1350+150)=10。当用于差分模式（输入到引脚 2 和 3）时，其增益将是该值的两倍。

使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路第1张

    德州仪器 LM386 音频放大器原理图图 1此 LM386 原理图取自Texas Instruments 数据表。
    当一个 10 μF 的电容跨接在引脚 1-8 时，它绕过 1350 欧姆的反馈电阻，导致单输入增益变为 15,000/150=100。在引脚 1 和地之间移动旁路电容器可有效旁路完全决定交流音频的负反馈电阻器。这导致了 15,000/ 的极高不确定音频增益，但它可以通过添加一个与 10 μF 旁路电容器串联的小电阻来定义。值为 10 欧姆的电阻器将提供 15,000/10=1,500 的增益。在此配置中，可实现的最大电压增益超过 70 dB。
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    一个简单的 TRF 接收器
    LM386 作为无线电接收器的潜力是多年前在调查使用这些设备之一的接收器中的异常行为时发现的。在故障排除过程中，很明显 LM386 充当高增益 RF 包络检测器，只需将调谐电路连接到其输入即可用作 AM 接收器。事实证明，通过实现前面提到的 LM386 的两个功能并在输入端使用调谐标准 MW 铁氧体棒电感器，可以创建一个简单的调谐射频 (TRF) 接收器。虽然不是非常灵敏，但在城市环境中使用时，它能够在没有外部天线的情况下接收一些本地电台。该接收器的电路如图 2所示。

使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路第2张

    原理图 LM386 TRF 接收器图 2 LM386 可用作调谐射频接收器。
    再生中波接收器
    LM386 的数据表表明其增益在超过 1 MHz 的频率下大于单位增益 (10 dB)（图 3）。因此，LM386 能够在中波 AM 波段（540 至 1600 kHz）中振荡，使其可以用作中波 AM 再生接收器。这显着提高了 TRF 版本的灵敏度和选择性。结果如图 4所示。

使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路第3张

使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路第4张

    Texas Instruments 数据表图表 LM386 电压与频率图 3此电压与频率关系图取自Texas Instruments 数据表。
    原理图 LM386 中波接收器图 4该示意图显示了如何将 LM386 用作中波再生接收器。
    如果去掉再生控制，电路就变成了考毕兹振荡器。整个回路所需的两个 Colpitts 反馈电容器是 LM386 引脚 3 上的固有输入电容，与从引脚 1 到地的 220 pF 电容器串联。音频增益通过放置一个与 10 μF 电容器串联的扼流圈来最大化地面。它的值可能在 1 到 10 mH 之间。较高值的扼流圈会有一些内阻，这会稍微降低最大音频增益。如果使用较小值的扼流圈并且音频增益过大，则可以将小值电阻器（10 至 100 欧姆）与扼流圈串联放置。与 10 μF 电容器串联的扼流圈绕过内部反馈电阻器，该电阻器决定放大器的音频增益，但对 RF 频率呈现高阻抗，因此该电路可用作 Colpitts RF 振荡器。为了控制增益，使振荡器再生可以变化以使其用作再生接收器，一个 10K 可变电阻器改变引脚 7 上的电压，这减少了非反相引脚 3 上的振荡晶体管汲取的电流，其中，反过来，降低了振荡器增益。
    再生短波接收器
    基于 LM386 的接收器的短波版本如图 5所示。使用具有高 L/C 比的 3 英寸铁氧体棒，该电路能够在使用 9V 电源时以超过 8MHz 的频率工作。由 3 英寸铁氧体棒上的 20 匝和 100 pF 可变电容器组成的储能电路产生大约 3.5 至 6.5 MHz 的调谐范围。通过使用较大值的可变电容器并从电感器中移除几匝，可以增加调谐范围上限。当使用 National Semi 或三星制造的 LM386 构建时，此配置可以接收高达 8 MHz 的 80 米和 40 米业余频段。

使用 LM386 音频放大器创建无线电接收器电路第5张

    原理图LM386短波接收器图 5 LM386 可用于创建短波再生接收器。
    该接收器的性能出奇地好，具有出色的灵敏度和选择性，可与使用其内置鞭状天线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线的情况下接收许多北美短波，以及 80 米和 40 米业余波段上的许多 CW 和 SSB 传输。如果需要，可以使用缠绕在铁氧体棒上的单匝链路将外部天线松耦合到接收器（以防止振荡器负载）。单个 JFET 或晶体管 RF 缓冲器可用于隔离天线，并且由于使用了铁氧体棒电感器，还可以将其电感耦合到大环形天线。与直接转换接收器不同，
    更高的频率和更多的能力
    在更高的接收频率下使用 LM386 的高增益和 RF 包络检测器特性可以通过添加基本上是单个晶体管 Q 倍增器来实现。图 6中所示的最后一组电路在 Colpitts 振荡器配置中添加了一个晶体管，它与 LM386 的高增益和 RF 包络检测属性一起产生了高性能再生接收器。当与铁氧体棒电感器一起使用时，它们能够以超过 14 MHz 的频率振荡，并在接收强大的商业 SW 电台时产生震耳欲聋的音量。原理图显示了带有 2N3906 通用 PNP 晶体管的电路，但 2N2907 和 2N4403 也已成功使用。
    在电路 1、2 和 3 中，LM386 输入直接连接到储能电路，并将 LM386 用作 RF 包络检测器。电路 4 具有相对较大的耦合电容值，使用 LM386 作为音频放大器和 RF 包络检测器，两个信号都出现在前端晶体管的发射极。电路 5 具有较小值的输入耦合电容器，并使用 LM386 作为 RF 包络检测器，它仅检测前端晶体管发射极上存在的 RF。电路 6 用作 RF 包络检测器，通过将 LM386 的差分输入连接在一起而无需输入耦合电容器。这可以防止出现在晶体管发射极上的直流输入电压（大约 0.6V）使 LM386 饱和。
    LM386 高性能再生接收器原理图图 6使用高增益和 RF 包络检测器模式创建 LM386 短波再生接收器。
    从 3 英寸铁氧体棒上的 8 匝和标准 MW多变调谐可变调谐电容器的两个组构建储能电路，为电路 6 提供大约 3.5 至 10.5 MHz 的调谐范围，涵盖 80 米和 40 米业余波段。当接收器振荡并且再生控制发生变化时，会有轻微的频移，这一特性在接收 SSB 信号时??实际上是一种资产，因为再生控制可用于微调。
    施工注意事项
    尽管这些电路已在塑料原型板上成功制造，但它们的高增益决定了它们最好构建在良好的铜接地平面上，使用曼哈顿或死虫式组件布局。请注意，对于这些电路，重要的是要防止输出引脚 5 上的任何 RF 泄漏可能反馈到铁氧体棒电感器中。如果使用的物理布局造成音频啸叫问题，则值得添加一个与耳机串联的值从 1 到 10 mH 的扼流圈。
    阅读更多设计理念接收器可与标准 32 欧姆立体声耳塞式耳机配合使用。它们可以并联使用以获得 16 欧姆的负载阻抗以获得更大的音量或与 64 欧姆的阻抗串联使用。这可以在使用标准 32 欧姆立体声耳塞时通过使用立体声输出插孔而不连接地线来实现。
    纯粹主义者可能希望增加电压调节和变容二极管微调以提高电路的可用性，但我发现即使是最简单的形式，其性能也足以满足随意聆听。

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