基于LM386音頻放大器的無線電接收器設(shè)計(jì)方案

盡管無處不在的LM386 IC被設(shè)計(jì)為用作音頻放大器，但它具有許多未記錄的特性，可用于創(chuàng)建簡單的無線電接收器電路，從而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)觀察圖1所示LM386的內(nèi)部原理圖，可以發(fā)現(xiàn)其電壓增益由其內(nèi)部反饋電阻與可選的（外部）旁路電阻的比值決定。如果未添加旁路電阻，則該器件的單輸入電壓增益等于15,000 /（1350 + 150）= 10。當(dāng)在差分模式下使用時(shí)（輸入到引腳2和3），其增益將是該值的兩倍。

圖1此LM386原理圖摘自Texas Instruments數(shù)據(jù)表。

當(dāng)在引腳1-8上放置一個(gè)10 F電容器時(shí)，它將旁路1350 Ohm反饋電阻，從而導(dǎo)致單輸入增益變?yōu)?5,000 / 150 = 100。將旁路電容器在引腳1和地之間移動(dòng)可有效繞過負(fù)反饋電阻，該電阻完全確定了AC音頻。這會(huì)導(dǎo)致15,000 /？的極高的不確定音頻增益，但可以通過在10μF旁路電容上串聯(lián)一個(gè)小電阻來定義。值為10歐姆的電阻將獲得15,000 / 10 = 1,500的增益。在這種配置中，可以實(shí)現(xiàn)的最大電壓增益超過70 dB。

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一個(gè)簡單的TRF接收器

LM386作為無線電接收器的潛力是在幾年前發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)他在調(diào)查使用這些設(shè)備之一的接收器中的異常行為。在故障排除過程中，很明顯LM386充當(dāng)了高增益RF包絡(luò)檢波器，只需將調(diào)諧電路連接到其輸入端，它就可以用作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)諧的標(biāo)準(zhǔn)MW鐵氧體棒狀電感器，可以創(chuàng)建一個(gè)簡單的調(diào)諧射頻（TRF）接收器。盡管不是很敏感，但在城市環(huán)境中使用時(shí)，它可以在不使用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。

圖2LM386可用作調(diào)諧射頻接收器。

再生中波接收機(jī)

LM386的數(shù)據(jù)表表明，在超過1 MHz的頻率下，其增益大于1（10 dB）（圖3）。因此，LM386能夠在中波AM波段（540至1600 kHz）中振蕩，從而有可能將其用作中波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。

圖3此電壓與頻率的關(guān)系圖取自Texas Instruments數(shù)據(jù)表。

圖4此示意圖顯示了如何將LM386用作中波再生接收器。

如果取消了再生控制，則該電路將成為Colpitts振蕩器。儲(chǔ)罐兩端需要的兩個(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)。通過將一個(gè)扼流圈與一個(gè)10μF電容器串聯(lián)來最大程度地提高音頻增益地面。它的值可能在1到10 mH之間。較高阻值的扼流圈將具有一定的內(nèi)部電阻，這將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，則可以在扼流圈上串聯(lián)一個(gè)較小值的電阻（10至100歐姆）。與10μF電容器串聯(lián)的扼流圈繞過內(nèi)部反饋電阻，該內(nèi)部反饋電阻確定放大器在音頻頻率下的增益，但對RF頻率具有高阻抗，因此該電路可以用作Colpitts RF振蕩器。為了控制增益，以便可以改變振蕩器的再生能力，使其能夠用作再生接收器，一個(gè)10K可變電阻器會(huì)改變引腳7上的電壓，從而降低了同相引腳3上振蕩晶體管汲取的電流，反過來，降低了振蕩器的增益。

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，當(dāng)使用9V電源時(shí)，該電路能夠以超過8 MHz的頻率工作。振蕩電路由一個(gè)3英寸鐵氧體棒上的20匝匝和一個(gè)100 pF可變電容器組成，其調(diào)諧范圍約為3.5至6.5 MHz?？梢酝ㄟ^使用較大值的可變電容器并從電感器上去除幾匝來增加上限調(diào)諧范圍。使用National Semi或Samsung制造的LM386進(jìn)行構(gòu)造時(shí)，此配置可以同時(shí)接收高達(dá)8 MHz的80米和40米業(yè)余頻段。

圖5LM386可用于創(chuàng)建短波再生接收器。

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式短波接收器相媲美。它可以引入許多北美短波，而無需外部天線以及80米和40米業(yè)余頻段上的許多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環(huán)將外部天線寬松地耦合到接收器（以防止振蕩器加載）?？梢允褂脝蝹€(gè)JFET或晶體管RF緩沖器來隔離天線，并且由于使用了鐵氧體棒狀電感器，還可以將其電感耦合到大型環(huán)形天線。與直接轉(zhuǎn)換接收器不同，

更高的頻率和更多的功能

可以通過添加基本上是單個(gè)晶體管Q乘數(shù)的器件來實(shí)現(xiàn)在較高接收頻率下使用LM386的高增益和RF包絡(luò)檢波器特性。圖6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，該晶體管與LM386的高增益和RF包絡(luò)檢測屬性一起，產(chǎn)生了高性能的再生接收器。當(dāng)與鐵氧體棒狀電感器一起使用時(shí)，它們能夠在超過14 MHz的頻率下振蕩，并在接收強(qiáng)大的商用SW電臺(tái)時(shí)產(chǎn)生分耳的音量。示意圖顯示了帶有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輸入直接連接到振蕩電路兩端，并將LM386用作RF包絡(luò)檢波器。具有較大耦合電容值的電路4使用LM386作為音頻放大器和RF包絡(luò)檢波器，兩個(gè)信號均出現(xiàn)在前端晶體管的發(fā)射極上。電路5具有一個(gè)較小值的輸入耦合電容器，并使用LM386作為RF包絡(luò)檢波器，該檢波器僅檢測前端晶體管發(fā)射極上的RF。電路6充當(dāng)RF包絡(luò)檢波器，并且通過將LM386的差分輸入連接在一起而消除了對輸入耦合電容器的需求。這樣可以防止晶體管的發(fā)射極上存在的直流輸入電壓（約0.6V）使LM386飽和。

圖6使用高增益和RF包絡(luò)檢波器模式創(chuàng)建LM386短波再生接收器。

在8英寸的3英寸鐵氧體棒上構(gòu)建一個(gè)振蕩電路，兩個(gè)成組的標(biāo)準(zhǔn)MWpolyvaricon可變調(diào)諧電容器使電路6的調(diào)諧范圍約為3.5到10.5 MHz，覆蓋80和40米的業(yè)余頻段。當(dāng)接收器振蕩且再生控制發(fā)生變化時(shí)，頻率會(huì)有輕微的偏移，這在接收SSB信號時(shí)實(shí)際上是一項(xiàng)資產(chǎn)，因?yàn)樵偕刂瓶捎糜谖⒄{(diào)。

施工注意事項(xiàng)

盡管這些電路已經(jīng)成功地在塑料原型板上制造，但是它們的高增益卻表明它們最好使用曼哈頓型或可靠的蟲子式組件布局在良好的銅接地板上構(gòu)建。注意，對于這些電路，重要的是要防止輸出引腳5上的任何RF泄漏回饋到鐵氧體棒狀電感器的可能性。如果使用的物理布局在音頻嘯叫方面造成了問題，則值得在耳機(jī)中串聯(lián)一個(gè)值在1到10 mH之間的扼流圈。

接收器可以與標(biāo)準(zhǔn)的32歐姆立體聲耳塞耳機(jī)配合使用。它們可以并聯(lián)使用以獲得更大體積的16歐姆負(fù)載阻抗，也可以串聯(lián)使用64歐姆阻抗。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的32歐姆立體聲耳塞時(shí)，可以通過使用立體聲輸出插孔而不連接接地線來實(shí)現(xiàn)。

純粹主義者可能會(huì)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，但是我發(fā)現(xiàn)，即使以最簡單的形式，其性能也足以滿足隨意聆聽的需要。

馬丁·麥金尼（Martyn McKinney）是一名電氣工程師，現(xiàn)已退休，曾在IBM，Collins Radio和Motorola工作，并在加拿大多倫多的一所社區(qū)大學(xué)教授電子理論，通信和匯編語言編程。

編輯：hfy