优秀产品是这样设计出来的--《一个高人的设计》续

quanzx

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《一个高人的设计》帖子发出后，引起了许多坛友的兴趣的同时，也有一些坛友表示希望能对电路做一讲解。在对电路的特点探讨一番后，我想在此抛砖引玉，先讲讲我对此电路的理解吧。虽然对电路看了有些时间了，但是由于水平有限，不当之处还请各位老师多多指正。
    这个电路的灵敏度是35微伏。（这是指在50毫瓦的输出时输入给天线回路的电场强度值。）这在三级机里是鹤立鸡群的。那么，它是怎么达到这么高的指标的呢？还是让我们从电路的开头看起吧。电路图在《一个高人的设计》帖子中，点击图纸上方的小标题即可下载。

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在图纸的左边是整机的输入回路，SW是短波的缩写，MW是中波的缩写。带有箭头标示的短线是波段开关的意思，在这个图纸里一共有七个这样的符号。那么它们的名字就叫七刀三掷开关。现在开关的位置在SW2上，也就是说收音机现在在短波2的位置上。
    图纸上有两个用虚线连接的电容器符号，在它们的右边标着7/270的字样。这是一个等容（两个相同容量）的双连可变电容器。就是这个可变电容器告诉我们，这是一台三级收音机。按照当时的部颁标准，三级收音机是带短波的面向广大群众的收音机，换句话就是说这是一台属于大路货的产品。
这个标准对无线电厂而言，就是说每台机器的成本是不能突破，有限度的。但是就是在这样有限的成本里面，曹大师为我们设计出了如此优秀的产品。
话头有点散了，回过来接着讲电路。

quanzx

它的第一级电路是不调谐高放，也就是说这个电路只能提高机器的灵敏度，而不能提高机器的选择性。紧接着连接的是一级共基极放大电路，它的特点是输入电阻小，小到几十欧姆到一百几十欧姆，输出电阻大到几百千欧，具有大的电压放大倍数。这样的组合对高放管叫做单向化电路，也就是说共基极电路是无法影响前面的电路的。这样一来高放级的工作点的选择就自由多了，不必担心后级电路的影响了。放大倍数可以尽可能取高些。  

quanzx

共基极电路同时还是整机的混频电路，或者说是两个信号的汇合点。一个是前级放大的广播电台信号，一个是振荡器送来的高于电台信号465千赫兹的震荡信号，它们同时被混频管调制放大，送到了集电极的负载--中频变压器。（对广播信号而言，被放大的倍数是两级电路之积）。振荡电路在图中的粗实线下方，组态为共发射极电路。
    这里需要说明一下，一是共基极电路的输出电阻高有利于提高选频回路--中频变压器的品质因数—Q值；二是中频变压器的品质因数已经被曹大师设计为Q大于150，也就是说它有很强的选择性（只让所要的信号通过）。
    接下来的耦合方式在别的收音机电路里是看不到的，它的耦合电容接到了中周的抽头上，置于低电位点上（看来该点大概与双线圈的中周的次级圈数相当）。这么做的理由大概是减少中频信号的辐射吧。中频信号辐射在收音机里又叫单信号啸叫。
    那么我们就看看中频放大电路吧。（之所以叫中频，是因为它的工作频率比整机的接受信号频率要低，但是与低频电路相比又高。所以叫中间频率，简称中频。）

kingprotoss

haotie 好帖  人工顶了

quanzx

这个中频放大电路里有五个中周(虚线包围的部分，虚线表示金属屏蔽罩)，构成三个选频回路。两个双调谐回路（两个虚线之间有电容连接的电路单元），一个单调谐回路。与一般的收音机中频回路不同的是，它的特点有：
1.双调谐回路的耦合电容的用法与众不同，明显的降低了中频信号的泄露程度。一般电路的耦合电路是连接在信号输出的高电位上。
2.因为晶体管的输入电阻小，因此中周线圈绕成自耦式，巧妙地解决了阻抗变换的问题。
3.可根据信号强度自动调整中放的放大倍数，具体电路为一中放集电极上连接的2AP9,当信号微弱时，亦即信号电压小于2AP9的导通电压时，可将2AP9视为开路；信号电压大于2AP9导通电压时，实际效果等于在中周里局部并联了一个电阻。由于它的导通不仅使中周的Q值下降，而且还消耗了一定的信号增益。最终结果是送往下级的信号幅度减小，避免下级电路信号过大阻塞失真。
4.中和电容6P8的运用与众不同。一般收音机的中放电路里，这个电容是一端接到集电极上，另一端接到接到基极上（亦即高电位上）。用以抵消晶体管的集电结寄生电容可能引起的自激。但是在本电路里中和电容接到了一中放负载的抽头上，看来还是基于减小中频信号的泄露这点出发的吧。二中放的中和电容数值加大到22P接法与一中放的接法类似。
5.为了检波电路的工作点设置，特地采用了锗高频管3AG1,放大系数为140-200（管帽上白色色标的含义）。因为是锗管，所以特地为3AG1单独的设置了稳压电路（当时PNP的硅管看来价格很高），从电源正极经一个2DS1得到0.7V电压，经过22K和5K6的分压电路，使3AG1基极得到大致为0.12V左右的偏置电压。

quanzx

1.此机的一大看点即为检波二极管2AP9的设置。曹大师让其“天然的”与3AG1合为"一体"。把2AP9接到了3AG1的集电极上，这种用法是前无古人的。由于三极管的工作点一定，那么集电极电流Ic就一定了。在流经集电极之前，5K6加1K8加二极管的正向电阻成为了3AG1的直流通路。2AP9“理所当然”的获得了自己的直流工作点，在二极管的特性曲线上那“可恶”的拐点被甩开了！2AP9“堂而皇之”的处在了线性工作区。而3AG1工作时的Ic波动“不客气的”被2AP9一分为二，音频信号出来了。这里请大家注意，这个波形是无失真的波形（因为是在线性工作区），对比一下二极管的特性曲线拐点看一下就可以了。

quanzx

1.自动增益控制电路。图中的两个2DS1通过33K电阻加到了一中放的基极偏置电路，那么它要干什么呢？影响一中放的工作点。
当收到强信号时，在图中的5K6电阻上会出现一个上付下正的直流电压，一旦这个电压超过了1.4V时就会沿着33K电阻加到一中放的偏置电路。于是一中放的工作点改变了，它的放大倍数降低了。这个动作叫做增益控制，因为是信号强度引起的自动动作，所以确切的叫法是自动增益控制，习惯上用AGC表示。这个动作还没完，当信号进一步加强时，接在两个2DS1后面的22K电阻会把电压通到后面的2AP9上，一旦2AP9导通，那么不调谐高放管的工作点也会改变，整机的信号放大倍数就会下降，变到了另一个状态（强信号下的不阻塞状态）。
关于本机的功率放大电路的分析，可以到《一个高人的设计》56楼57楼下载《无线电与电视》特辑《晶体管收音机》和阅读器软件。

qushaobo

现在是一个片子就搞定的收音机啊.

青叶漂零

有个问题在第一次看这图时就想说：这图原设计者是不是你？

qushaobo

1,可调整性差,不灵活,
2,做这东东人工成本高,没出路,
3,如果你讲一讲20G以上的微波电路,现在还用人工调整,这才有点意识,
4,学生学的理论不少了,少的是实践,可这样的电路实践,是一种误导.

quanzx

您讲的有一定道理，但是目前我国很有可能会丧失的频率资源是什么？原因是什么？您能给大家讲讲吗？
或者您能给大家讲讲微波的传输原理，和与短波通信的区别吗？
关键的问题，我以为无论技术如何发展，电路的基本构成元素的原理是不会变的。微波电路不是还要有放大，振荡选频，谐振电路吗？这些基本的原理如果不理解，又如何去理解，设计电路呢？集成电路在怎么优秀，离开晶体管又怎么设计呢？当然随着频率的变化，电路的形式会变，元件的形状会变，但是基本原理还是要的。

[ 本帖最后由 quanzx 于 2009-10-9 14:46 编辑 ]

quanzx

我没有这个水平，设计者是别人。

qushaobo

昨天看到扬振宁(不记得太清,可能是另一个华人科学家吧)说,中国二十年内必出诺贝尔奖,还说诺贝尔奖从基础科学向应用科学转变.我觉得这是对的,它是一个现象,也是一个规律.基础科学的发展是相当难的,19世纪人们打开了基础科学的大学,随后一个多世纪的科技时代开始了.科技带给我们的变化实在是太大了.以制有了科技信仰.有此有相信科技无所不能,现在多数问题,如能源,社会利益分配等都可以用新的科学技术去解决.这在一定可能性上是对的.
       但不认为是这样,科学发展也是有周期性的,第一次的科技时代过去了.再说上连的问题,我国很有可能会丧失的频率资源是什么？现在手机的频带是.2,5上下吧,大约中国的技术也就在这一步,再高一点频率的器件中国多数是用的国外的,就算国内有的性能也不算好.特别是在微型化的器件方面.微波用的频率发生器中有一个叫磁控管什么的,国内能生产,用在军用雷达上(大功率的),但小型化的汽车雷达,用芯片多数就是国外的了.芯片随功率小,但可以用空间合成的方法加大功率(相控阵雷达了),中国有自已的军工体系(印度很服),但这些在成本上高的要死,所以军工企业也赚钱啊,如果军用雷达都成了汽车雷达这样的东东,我觉得中国的军工企业一定也是油出路的,它的体系是高成本运作.频率资源只是一方面,我以前看过有中国人吹的量子通信(量子纠缠态,对两个保持封闭体系基本粒子说,不论距离多远,保持相关性),作者也说技术实现的可能要多少多少日月之后.
        微波的传输原理和与短波通信的区别吗?在真空中没有多大的不同,在地球上这不同就明显一点了.首先按波动性的规律,微波易穿透,易散射(因为大气微小棵粒),短波就可以被电离层反射(微波会在这一层散射),再有就是大气分子的吸收性,这在更高频率上会出现,大气研究一部分就是在搞这个东东.
       电路的基本构成元素的原理是不会变的.这个问题一开头我就大了,基本难以更进一步,所以稳定啊,但只会它是一点也没用的,技术要换钱,就有有独用性,大家都知道了,换个死钱啊.再说好多做产品的不需要了解原理一样做出,为何,仿啊,真不明白的地方只会有一两处,这一两处找个有一点点水平的人试也试出来了.而学原理花的时间多成本高,不花算,这就是现在大学生的悲冷.

quanzx

微波基本是视距传输。远距离传输要有中继才行。短波的最大特点是无需中继，为国防事业不可离开的频率资源。
试想一下，在战场上到处靠中继接力搞微波通信的可能性是多少？
当然，技术手段在发展，这一点是毋庸质疑的。但是，基本原理就是那些。是任何人也改变不了的。现在人类可以遨游太空了，可是万有引力不是照样在制约着人类吗。
电路的基本原理如果不吃透，就难以掌握实际设计。你最后的向钱看的问题，高锟已经回答了。如果只想钱的话，搞不了光纤。浮躁的心态下又怎么能学好知识呢？

quanzx

那么它的指标要比分立件的优秀多少呢？灵敏度呢？

辛昕

支持大叔，虽然上面那位大哥说的也很有道理。
但是，我认为，基础肯定是重要的，比如电路里，模拟电路技术就是基础。模拟电路是根，是不能放弃的。
比如最近 模拟电路 板块里 那个名叫 朽而不锈着模拟应用设计。
虽然我还是个初学者，无法回应你的质疑。
但我想，国外的IC大厂家，比如TI 这些如此重视模拟电路，总是有原因的。

还有，个人意见，说了希望你别见怪。
看到你如此熟练地用中文书写，想来必定也是我国人，同胞，请不要用类似于“有的中国人XXX”这样的用词好么？
你说来说去，意思大概是时代不同了，不能把太多时间放在原理的研究上是吧？当然，时代不同了，情况也不同了，不能死脑筋，应该懂得转变观念去想问题。
可是，正如看武侠片，我们这一代人大概都是看武侠片长大的。在武侠片里，真正的高手都是打好基础的，而不是靠突然之间抢一本什么武林秘籍就可以独步天下的。
树再高，再茂盛，那是因为地下有它无比深广的根系，初中老师就告诉过我们，一颗几米高的小树，它的根系必定有十几米深，至于说总长度那就更不用说了～
国外的电子，或者别的很多工业领域，为什么比我们好？如果它们没有比我们早上百年的发展历程，有可能么？
我想，这也就是为什么，都90年代了，像TI这样的大公司还如此注重模拟电路的原因吧。

davy166

好！

alooge

看了各位前辈的高论，小生这边学习了。“科学技术在发展，基础是很重要”这点没错，但相信大家也看过许多概念、理论的数学推理，诸如AM、FM、QPSK等等。如果大家真要做一个顶尖的设计师，相信这些基础的东西是不能少的，但同样科技发展了，对于很多知识比如上面的收音机，就一定要用分立器件来验证、学习吗？再举个例子，就说电视信号的解码，相信各位都知道既有硬件解码，也有软件解码吧。所以我觉得基础理论很重要，这没错，至于验证的方式，则可以多种多样，要不还搞什么科学技术是第一生产力？

quanzx

对原理的理解是这样的，至于动手实践则看个人条件。问题在于用分立元件讲起来方便，而集成电路的基本元素不也是晶体管吗？
我发这个帖子的目的是想和大家一起讨论原理，别无他意。