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专家剖析DE1101
德劲DE1101数字调谐调频立体声、中波、短波二次变频全波段收音机
姜立中
2003年新年伊始,深圳德劲公司推出了他们的“爱好者”系列产品中的第一款高档数字调谐收音机DE1101,在这款收音机中,
最具特色的是数字调谐的主控芯片(MCU)选用台湾产的通用芯片,软件完全自主开发,一改过去主控芯片依赖国外的被动局面。
DE1101数字调谐收音机具有以下主要特点:
1、接收信号范围宽E1101收音机有两个调频波段,调频波段1为70.0MHz-95.5MHz;调频波段2为87.0MHz-108.0MHz,特别是调频波段1适用于广大学生听众收听校园调频广播。中波频率范围为522kHz-1620kHz,两个短波波段频率总范围为3.00MHz-26.10MHz。
2、调频接收电路采用独立的调谐器单片集成电路,使高放及双平衡混频本振与后面的中放电路分开,这样不但提高灵敏度也解决了串台问题
3、为提高中波灵敏度并有效抑制噪声,前级高放采用场效应管放大。
4、短波的二次变频技术:二次变频技术不但能提高收听灵敏度,还提高了抗干扰性能。在天线回路设置多级低通、带通滤波器,以保证在高增益状态下抑制干扰和降低本底噪声。短波混频采用平衡混频方式,以抵消混频级产生的高次谐波,解决了普通二次变频机存在啸叫点的问题。
5、调幅接收时有宽带和窄带(W/N)选择,并在液晶显示屏上显示宽窄带状态:
当显示宽带状态W时,最大带宽为9kHz,收听音质较好,但噪声略大,相邻频道选择性较差;
当显示宽带状态N时,最大带宽为4kHz,声音低沉,但噪声较小,相邻频道选择性较好,自动锁台灵敏度高。
6、电源:除了可使用5号干电池外,本机配送三节1200mAh高能镍氢电池和外接电源适配器,可由本机定时给充电电池充电,即所谓智能充电。在液晶显示屏上分段显示电池电量。也可另配5号镍镉电池,但使用5号干电池时,不能充电。
7、其它功能:
每个波段有10个电台记忆功能(共50个电台记忆功能)。
手动/自动/记忆/直接输入四种调谐方式。
时钟显示(具有秒钟显示)。
睡眠关机时间1-99分钟直接输入设定,睡眠关机倒计时显示。
两种定时设定(蜂鸣与自动开机)。
夜间开机自动启动背光照明灯。
电子开关按键锁定功能。
线路输出功能。
有新闻\音乐两种音质的选择开关,可选择单声道和使用配送立体声耳机时收听立体声节目。
有本地和远程灵敏度开关,方便接收不同环境、不同强度的信号。
一种收音机新机型的产生,爱好者们不光看到夺目的外表,更关注收音机的内部电路,下面介绍DE1101收音机的主机和数调电路:
一、收音机的主机电路:图一是DE1101收音机的主机电路原理图,电路中采用六块集成电路:IC1是单片调频调谐器集成电路;IC2是单片调频调幅立体声输出集成电路;IC3是立体声功放集成电路;IC4、IC5是2.0V和3.0V稳压集成电路;IC6是锁相环(PLL)频率合成器集成电路。
下面简要介绍电路的工作原理:
由于本机采用全数字电子调谐,所以电路中无可变调谐电容器和调谐指针,电路的调谐是利用不同高低的电压加在变容二极管的反向端,以改变变容二极管的结电容,从而使与变容二极管并联的谐振回路的谐振频率发生变化,达到调谐的目的,这些利用电压控制振荡频率的谐振电路一般称之为压控振荡器(VCO)。为了准确的调谐并显示接收频率,本机采用锁相环频率合成器(IC6 LC72137M)和控制它工作的微控制器MCU(IC101 HT49R70A-1),再在单片调幅/调频立体声收音机集成电路TA8132AN的共同作用下,实现收音机的全数字电子调谐。
锁相环频率合成器LC72137M内部框图如图三所示;单片调幅/调频立体声收音机集成电路TA8132AN/AF内部框图如图四所示。
表一所列出的是TA8132AN/AF各引脚名称、功能表;表二所列出的是锁相环频率合成器LC72137M各引脚名称、功能表。
先介绍各单元电路的工作:
1、调频高放级:本机的调频高频放大、本机振荡和混频到10.7MHz调频中频输出,由调谐器单片集成电路IC1 TA7358AP担任,其中接在IC1的3脚上高放输出回路和接在IC1的8脚上本机振荡回路的谐振频率由变容二极管VD2和VD3的结电容决定。从IC1的6脚输出10.7MHz调频中频信号经T1、VT30、CF1、CF8到IC2的24脚进行中频放大。
2、调幅中波高放由场效应管VT6担任,中波输入回路磁性天线L10的谐振频率由变容二极管VD6的结电容决定。而中波的本机振荡频率则由连在IC2的3脚上的T4和变容二极管VD5的结电容决定。这两种信号频率进入IC2的1脚和3脚,在IC2内混频得450kHz中频信号。
3、调幅短波高放由场效应管VT10担任,在VT10的前后设置多级低通、带通滤波器,能有效的抑制干扰和降低噪声。由场效应管VT11和VT12组成的平衡混频,以减少高次谐波产生的啸叫。短波端的本机振荡由VT15和VT16担任,振荡回路的谐振频率则由T6和变容二极对管VD8的结电容
及C44、CC57、C58、C59决定。本机振荡信号由VT9缓冲放大后,从发射极输出到锁相环频率合成器LC72137M进行分频,从集电极输出到平衡混频级进行混频,由T8输出短波第一中频10.7MHz信号到IC2的1脚,再进行高放和由VT8、CF5决定的第二本机振荡信号10.250MHz进行混频,得450kHz的第二中频信号。
3、单片调幅/调频立体声收音机集成电路TA8132AN主要功能:
TA8132AN是专为数字调谐收音机设计使用的,从图四所示的内部框图可看出,调频信号中放后进行调频检波从IC2的19脚输出;调幅中频信号从IC2的23脚输出后,经滤波再到IC2的21脚中放后进行调幅检波,也从IC2的19脚输出。检波后的调频和调幅的音频调制信号经外部电容耦合到IC2的18脚,立体声信号经译码分离成左右声道信号,调幅检波的音频信号则成单声道输出。调幅/调频选择和单声道、立体声选择则由IC2的16和17脚外接开关选择。
4、锁相环频率合成器LC72137M的主要功能:
锁相环(PLL)频率合成器LC72137M是专门应用在调幅/调频电子调谐系统中,在它的内部具有:高速可编程分频器、中频计数器、基准频率分频器 、相位比较器和输入、输出口。
调幅本机振荡信号输入频率范围为2MHz-40MHz(0.5MHz-10MHz),内部分频级数:272-65535(4-4095)。调频本机振荡信号输入频率范围为10MHz-160MHz,内部分频级数:272-65535。中频计数器输入频率范围为0.4MHz-12MHz。基准频率:可从外接75kHz晶振频率分频后中的1、3、5、3.125、6.25、12.5、15和25kHz等八个频率中选择一个。
内部相位比较器支持死区控制、内置开锁觉察电路,内置死锁清除电路和MOS管低通滤波器。
输入、输出口有专门输出口4个,输入、输出口2个,串行数据输入输出,支持CCB格式传输。
锁相环频率合成器的工作通过芯片启动端(CE)、输入串行数据端(DI)输出串行数据端(DO)在同步时钟(CL)的作用下受微控制器MCU的控制。
锁相环频率合成器对电路的控制分两类:
(1)、波段的切换:波段的切换分别由:
IC6的13脚BO4控制调频波段的工作;IC6的5脚BO1控制调幅中波波段的工作;IC6的6脚BO2控制调幅短波波段1的工作;IC6的7脚BO3控制调幅短波波段2的工作;另外IC6的8脚IO1控制静音(MUTE)工作;IC6的9脚IO1控制调幅波段宽带和窄带(W/N)选择或单声道、立体声选择的工作。
当IC6的13脚BO4低电平有效时,电源开关管VT1导通,将3V电源送到调频高放级;但VT22因基极低电平而截止,VT22集电极的高电平致使VT3截止,IC2的16脚悬空,IC2工作在调频状态。
当IC6的5脚BO1低电平有效时,VT6和VD4都导通,使中波高放级工作,放大的信号通过VD4、C33进入IC2的1脚,因IC6的13脚BO4恢复高电平使VT22导通、VT3导通,IC2的16脚处于高电平,IC2工作在调幅状态。
当IC6的6脚BO2低电平有效时,一方面二极管对管VD11的下面的二极管导通,使电源开关管VT13导通,平衡混频电路VT11和VT12、本机振荡缓冲级VT9、第二本机振荡级VT8工作,再通过2.0V稳压源IC4提供本机振荡级VT15和VT16的工作电压,另一方面因为VT7和VT14都导通,使电容C58与变容二极对管VD8的结电容并联,降低振荡回路的谐振频率,使电路工作在短波波段1。
当IC6的7脚BO3低电平有效时,二极管对管VD11的上面的二极管导通,电源开关管VT13导通,除了VT7和VT14不导通外,其它电路都工作,
VT7和VT14的截止,使电容C58悬空,短波本机振荡回路的谐振频率升高,使电路工作在短波波段2。这样就完成了两个短波波段之间的切换。
当IC6的9脚IO1的高低电平变化时,电子开关管VT26与VT5分别导通,使二极管对管VD17和VD18中的对应二极管导通,从而将不同带宽的滤波器CF3或CF7接入电路,达到宽带和窄带(W/N)的选择目的。
(2)、锁相环频率合成器对频率合成的简单工作过程:
频率合成的工作原理比较复杂,这里仅电路工作流程作简单介绍。
调频和调幅本机振荡信号送到IC6的12和11脚,在IC6内部计数分频后,与基准频率进行相位对比(鉴相),鉴相输出误差信号电压从IC6的16脚输出,通过低通滤波器,在IC6的18脚输出直流电压,该直流电压与DC/DC变换器VT18和恒流源VT17合成控制电压,去控制各压控振荡器(VCO)的工作,具体就是对VD2、VD3、VD5、VD6和VD8各变容二极管施加控制电压,改变各振荡器的振荡频率,改变后的调频和调幅本机振荡频率再与基准频率进行相位对比,再输出误差信号电压,这样反复变化直至误差信号电压为零并锁定,整个过程在瞬间就完成。所有各振荡器的
频率精度仅由接在IC6的19、20脚上的75kHz晶振频率决定。
二、收音机的数调电路:
DE1101收音机数字电子调谐板电路原理图如图二所示。
数调电路的核心是微控制器MCU(IC101 HT49R70A-1),它有100个引脚,其复杂的控制过程全由它内部的软件通过硬件完成,并在液晶显示屏显示结果。现仅对其外部电路作一些介绍。
按键S1-S9是数字1-9,按键S10-S18的功能在图二中画出。S19是复位键;BUZ是闹钟蜂鸣器;IC100的8脚低电平去控制VT100驱动液晶显示屏背光照明灯VD101和VD102;IC100的18脚高电平去控制VT103和VT101的导通,从而给充电电池进行定时充电,即智能充电。
IC100的17脚高电平去控制图一中VT21、VT20和VT28的导通,既可在开机时给收音机电路供电和定时关机,也能在关机时控制收音机定时开机。
另外,VT24和VT25为立体声线路输出放大器,它可将信号传给功放、组合音响,据称其失真度、信噪比,调频立体声分离度均优于耳机输出,线路输出的信号大小不受音量电位器VR1的影响,其音质可用新闻\音乐开关S2选择。
在短波和调频波段可选择本地和远程灵敏度开关,一般情况将开关选择在远程位置,这时收音机的灵敏度较高;只在有较强信号的本地电台或强烈干扰时才将开关选择在本地位置。
DE1101数字调谐收音机还有许多功能,这里就不一一介绍,让拥有DE1101收音机的读者根据说明书对照操作。
本机与常见的可变电容器调谐、指针指示的收音机相比,操作是过分复杂了些,对数控电器不熟悉的读者一下子难以适应,但对“爱好者”来说,这都是小菜一碟。
就本人使用过程中,目前感到有一点需要改进的是:在夜间使用智能照明灯时,虽然按任意键都可启动照明灯,或在开机时为避免影响收听,可按退出键启动照明灯,但在没有按键操作时,照明灯将在5秒钟后自动熄灭,也许是设计师为节约用电之举,但依我个人之见,如能设计一程序,在长按某一按键后,照明灯能成长明灯,在伸手不见五指的漆黑夜间,绿色的液晶显示屏能给收听者一种温馨的感觉。
表一、TA8132AN/AF各引脚名称、功能表
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表二、锁相环频率合成器LC72137M各引脚名称、功能表
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图1 德劲DE1101数字调谐调频立体声,中波,短波二次变频全波段收音机电路原理图(图片可点击放大)
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图2 德劲DE1101数字调谐调频立体声,中波,短波二次变频全波段收音机调谐板电路图(图片可点击放大)
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图3 锁相环频率合成器LC72137M内部框图(图片可点击放大)
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图4 TA8132AN/AF 单片调频/调幅立体声收音机集成电路内部框图(图片可点击放大)
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《电子世界》在2003年第3、4两期上刊登了姜立中先生“德劲DE1101数字调谐调频立体声、中波、短波二次变频全波段收音机”的文章,终究是出自专家之手,DE1101被大家开膛解剖,特转贴此文,与众网友共飨。 |
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