F305对讲机的的调试与检测电子教材.docx
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F305对讲机的的调试与检测电子教材
F30-5对讲机调试与检测
目录
一.项目描述3
二.系统框图3
三.电路工作原理4
四.PCB图11
五.元件清单11
六.单板调试13
七.整机装配20
八.整机调试与检测21
九.评价和考核22
十.故障的查找与排除23
一.项目描述
在现代通信中,对讲机是一种近距离的、简单的无线传输通信工具。
调频对讲机是通过调节频率使一组对讲机的接收频率和发射频率与另一组对讲机的发射频率和接收频率相同,从而实现对讲功能的无线通信工具。
本项目为单工无线调频对讲机,以集成芯片MC3361、LM386为核心,主要由发射电路和接收电路组成。
其发射频率为30.275MHz,中频信号455kHz。
本项目通过测试接收机和发射机之间的频率匹配情况来完成对讲机的调试与检测。
1.项目的功能和性能
1)同频单工工作方式
2)二次变频超外差方式接收方式
3)频率范围:
27-30MHz调制型式
4)具有静噪功能
2.F30-5对讲机的主要技术参数
1)电池供电电压。
。
。
。
。
。
。
9.6V(8节1.2V自配)
2)高频发射功率。
。
。
。
。
。
。
。
≥2W(75Ω)
3)对讲机收发主频:
30~33MHz。
4)一中频中心频率:
10.7MHz。
5)二中频中心频率:
455kHz。
6)接收机灵敏度。
。
。
。
。
。
。
。
≤1uV
7)发射工作效率。
。
。
。
。
。
。
。
≤50%
8)信号选择性。
。
。
。
。
。
。
。
。
≥50db(±25KHz)
9)最大调制频偏。
。
。
。
。
。
。
。
≥±3KHz
10)音频输出功率。
。
。
。
。
。
。
。
≥50mW
二.系统框图
项目的系统框图如图1所示。
各部分基本原理及功能如下:
①接收部分
接收部分为二次变频超外差方式,从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大,在经过带通滤波器,进入一混频,将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。
第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。
滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片,与第二本振信号再次混频生成第二中频信号,第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后,被放大和鉴频,产生音频信号。
音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路,进入音量控制电路和功率放大器放大,驱动扬声器,得到所需的信息。
②发射部分
锁相环和压控振荡器(VCO)产生发射的射频载波信号,经过缓冲放大、激励放大、功放,产生额定的射频功率,经过天线低通滤波器,抑制谐波成分,然后通过天线发射出去。
三.电路工作原理
3.1接收部分
3.1.1输入选频网络
图2输入滤波网络电路
输入选频网络是对讲机天线至接收电路(高频放大器输入端)之间的信号耦合网络。
它主要负责完成对外界信号的选频,对强信号进行限幅处理。
由于天线和第一级高频放大器之间存在较大的阻差异,所以输入选频网络还要负责完成阻抗变换任务。
图2是输入滤波网络的电路原理。
从图中可以看出,当外界的信号通过75Ω拉杆天线进入电路后,首先通过C1、L1、C2、L2、C3组成的带通滤波器网络进行滤波处理后,才送至由B1、C28组成的并联谐振回路,进行选频。
二极管VD1、VD2组成的电压限幅电路,利用二极管正向压降较低的特性,将输入电压限幅在0.7V以下,以保证高放管的安全工作。
并联谐振回路的谐振点选择在接收信号中心频率f0上,对f0以外的信号进行衰减。
B1采用抽头分压部分耦合接入方式,主要是为了使天线与电路阻抗匹配,满足天线输入网络输出阻抗低和BG8输入阻抗高之间的阻抗变换。
中心频率:
f0=10.243MHz
3.1.2高频选频放大器
本电路中承担高频放大任务的放大管是BG8,该管选用高频双栅场效应管(3SK122),由于该管具有双栅输入功能,可以将信号和直流偏置分别加至两个栅极,相互之间互不影响,保证了高频放大电路的低噪声系数。
图3是低噪声高放电路的原理。
从图中可以看出,为了提高放大器交流增益,电路采用共源极放大方式,在漏极回路中串入了由C52、B2组成的并联谐振选频回路,使电路的信号选择性能进一步提高。
图3高频放大器电路原理
本级放大器能够产生约10~20dB的电压增益,有效的提高了接收机的灵敏度。
3.1.3混频电路与本振电路
图4混频与本振电路
此部分电路的主要任务是,将前级高放送来的高频信号进行频率变换,使高频信号变换成为一个频率固定的中频信号。
混频后的中频信号与原来的调制方式、调制内容、信号频谱等均保持不变。
由于经过混频后的中频信号,中心频率相对较低,频带较窄,可以很方便地采用通用型滤波器进行滤波处理。
目前常用的通用滤波器件多为固定频率式陶瓷滤波器,此滤波器体积小、工作稳定、滤波效果好。
目前已被各电器生产厂家广泛采用。
本机中频滤波器就是采用10.7MHz、455kHz两种陶瓷滤波器,其中10.7MHz为三端型、455kHz为五端型,由它们完成对一中频、二中频的选频滤波任务。
图4是混频电路的原理。
从图中可以看出,要对高频信号进行频率变换(混频),必须由本振电路、混频器、选频电路这三部分共同组合才能完成混频任务。
本次对讲机电路中的一混频管,采用高频双栅极场效应管3SK122担任混频管的。
由于3SK122具有双栅输入功能,信号输入、本振输入互不干扰,所以使混频电路的各项指标参数能得到较大的提高。
高频信号经过C32直接送至混频管的栅极G1,而本振信号则直接注入栅极G2,从混频的注入方式来看,相当于三极管混频器的共基极注入混频电路形式。
此种方式的优点是,所需本振幅度小、混频增益高。
本振电路采用晶体三倍频振荡器,振荡管由BG10承担,电容C40、C41和晶体JT2组成谐振网络,其中C40、C41为分压电容,调整它们的比值,可以改变振荡器的电压反馈系数。
振荡器的基准频率f0由晶体决定。
在振荡管BG10的集电极回路中,串有由C39、B5组成的并联谐振选频回路,它负责将振荡器的三次谐波从电路中选出,完成对f0的三倍频输出。
调整时,应使谐振回路的固有谐振点略低于f0的三倍频,由于振荡器的中心频率为f0,由C39、B5组成的回路谐振点在3×f0,对三倍频等效为纯阻性。
为了使晶体准确的振荡在其表定频率f0点上,振荡回路中有一个和晶体相串联的微调电容C37,微调该电容,可以微调振荡器的谐振频率f0。
图5是本振电路的交流等效电路,从图中可以看出,当振荡器工作时,实际上交流可以等效为一个改进型电容三点式振荡电路。
图5晶体倍频振荡器交流等效电路
经混频后得到的10.7MHz中频信号由B4和C36组成的并联谐振回路选出,经B4的次级线圈送至JT4陶瓷滤波器再次进行10.7MHz选频处理。
JT4是一个10.7MHz的带通陶瓷滤波器,。
3.1.4二混频、限幅中放、鉴频电路
该电路中包括有混频、本振、限幅中放、鉴频器及静噪电路等功能单元,只需外接较少元件,就可以组成一部性能优良的窄带调频接收机。
接收机电路中所采用的集成电路就是摩托罗拉公司生产的调频接收电路MC3361。
该电路中包括有混频、本振、限幅中放、鉴频器及静噪电路等功能单元,只需外接较少元件,就可以组成一部性能优良的窄带调频接收机。
图6是采用MC3361组成的二混频、中放电路、鉴频电路原理图。
从图中可以看出,接收机所需的大部分电路均由集成电路替代,但是大容量电容、电感线圈、石英晶体等元件是PN结无法合成的,只能作为外接元件来处理。
图6二混频、中放、鉴频电路
MC3361内部由振荡器、混频器、限幅放大器、鉴频器及有源滤波器、静噪触发电路等组成。
第二本振信号由MC3361的1、2脚及外围JT3、C19、C43、R34组成,该本振频率与16脚输入信号经MC3361内部混频后,由3脚输出,由陶瓷滤波器JT4选出455kHz的第二中频信号,再进入MC3361的5脚做第二中频放大。
放大限幅后进行正交鉴频,鉴频电路由B3(鉴频线圈)、R35组成,接MC3361的脚,鉴频后的音频信号由9脚输出。
BG14、R38、组成中频放大电路,放大后的信号进入MC3361的13脚。
MC3361集成块简介:
MC3361电路具有外接元件少、接收灵敏度高、静态功耗小、工作电压宽等优点,深受各通信设备生产厂家的欢迎。
1990年化中期生产的FM接收机,大多采用此芯片。
虽然以后摩托罗拉公司又开发出了一系列街道后芯片电路,但均是在MC3361的基础上增加了一些功能而设计的,所以MC3361是有代表的FM接收电路。
MC3361产品出厂时有两种封装形式,一种是在这次设计中用的双列直插式封装,另一种是小型贴片式封装。
两种电路的性能指标完全一致。
MC3361集成电路主要电气技术指标如下。
(1)工作电源电压范围:
2~8V。
(2)静态工作电流:
3.6mA(Vcc=4V)。
(3)中放限幅灵敏度:
2μV。
(4)中放电压增益:
≥60dB(455kHz)。
(5)极限工作频率:
60MHz。
3.1.5音频功放电路
图7LM386音频功放电路
本电路就是采用小功率、低电压音频功放电路LM386,电路的4、6脚是电源供给脚,4脚接地、6脚是供电端,电压不得高于+12V,否则会造成集成电路损坏。
2、3脚是音频信号输入端。
既可以选同相输入,也可以选反相输入。
使用时只需将不用的输入端接地即可。
5脚是功率输出端,使用时必须串接一个隔直电容再连接喇叭,串联电容一般选择47~470μF,电容越大,低音效果越好。
喇叭的阻抗可选择4~32Ω的小型扬声器。
7脚为高频交流滤波端,可以根据需要选用100pF~10μF的滤波电容。
3.2发射部分
3.2.1话筒放大器电路
图9是本机话筒放大电路的原理。
该电路实现将声音经过声-电转换(将声波信号变为电压信号)将信号放大到调频电路所要求的电压值,并能够和调频级良好的配合工作。
本机采用的话筒放大电路属于阻容耦合电压并联负反馈放大电路,电路中采用负反馈,可以有效地提高放大器的带宽响应,并且对输入的强信号有较好的抑制作用。
为了有效地提高电压增益,本机采用了两级放大器,级间采用阻容耦合,电阻R19是驻极体话筒内部漏极的负载电阻,改变该电阻阻值,将会影响话筒输出信号幅值,一般可以在2~7kΩ之间选用合适的阻值接入。
图9话筒放大电路
3.2.2晶体调频振荡兼三倍频电路
晶体调频振荡倍频电路的主要任务是,为发射机提供基准频率信号源,并且完成话音信号对高频载波信号的频率调制。
图10是本次发射机晶体调频振荡电路。
石英晶体与电容C18、C19、VD4组成一个并联谐振网络,晶体在回路中等效为一个高Q值电感。
改变变容管的容量,就可以微调振荡器的中心谐振频率f0。
由于变容二极管是依靠反向电压UD来控制其结电容量C0变化的.所以只要改变控制电压UD,就可以达到改变电容量的目的。
从而实现对振荡器频率调制的要求。
振荡器的三倍频选出是由C17、L9组成的并联谐振回路来完成的。
当振
图10晶体调频振荡兼三倍频电路
荡器工作时,由于它们的谐振点略低于三倍频,对晶体振荡器来讲,该并联谐振回路呈现为容性,不会对振荡电路造成影响。
但对于三次谐波来讲,该并联谐振回路应呈现为纯阻性,并和三次谐波产生谐振,使并联谐振回路两端的三次谐波电压幅值达到最大,此电压经电容C16送往下一级放大器进行电压放大,从而完成了电路的振荡、调频、倍频的全过程。
注:
三次谐波频率:
即3×f0=3×10.24333=30.730MHz,它比发射频30.275MHz(10.0917的三倍频,即10.0917MHzx3=30.275MHz)高出一个中频455kHz(即30.730—30.275=0.455MHz),本振信号也送到MC3361的第1脚,在MC3361内部进行混频。
3.2.3高频谐振放大器与高频激励放大器
图11高频放大级与激励放大级电路
图11是高放级与激励级的电路原理。
信号经过高频谐振放大级后,信号电压已经具有较大的幅值。
可以使激励放大级工作在丙类状态,这样可以有效的提高电路的工作效率。
偏置电阻R3是专门为激励管BG2提供基极直流偏置而设置的。
电路中,由BG4和VD3组成了一级简单的稳压电路。
它的作用主要是为发射电路中部分需要稳压供电的电路提供电源。
3.2.4末级谐振功率放大器与输出滤波网络
图12末级功率放大器与输出滤波电路
末级谐振功率放大器与输出滤波网络的主要任务是,将激励级送来的高频信号进行功率放大,以保证其具有足够强的高频信号送到拉杆天线并向外发射。
末级功放管BG1的基极下偏置电阻R2阻值仅51Ω,由于从激励级送来的高频激励信号幅度、功率已经足够大,故完全可以使末级功放管BG1可靠地工作在开关状态下。
本机工作在丙级状态下的放大级有两级,即激励管BG2、末级功放管BG1。
在功放管BG1的集电极回路里,串接有由L4、C6组成并联谐振回路,微调回路使其能准确地谐振在发射信号的主频f0上,而对主频以外的各次谐波分量,能起到较好的滤除作用。
本机使用的发射天线为标准的拉杆天线,交流等效阻抗为75Ω。
四.PCB图
项目PCB图如图9所示。
图13PCB图
五.元件清单
表一F30-5对讲机元件清单
序号
名称
封装
数量
编号
描述
1
51Ω
AXIAL-0.3
1
R2
电阻
2
100Ω
AXIAL-0.3
4
R3、R23、R27、R29
3
220Ω
AXIAL-0.3
2
R25、R33
4
330Ω
AXIAL-0.3
1
R20
5
470Ω
AXIAL-0.3
1
R40
6
510Ω
AXIAL-0.3
2
R4、R15
7
1K
AXIAL-0.3
7
R6、R8、R28、R31、R36、R37、R38
8
2K
AXIAL-0.3
2
R14、R43
9
2.2K
AXIAL-0.3
2
RF、RJ
10
3.3K
AXIAL-0.3
1
R32
11
5.6K
AXIAL-0.3
3
R17、R19
12
8.2K
AXIAL-0.3
1
R5
13
10K
AXIAL-0.3
3
R24、R29、R41
14
27K
AXIAL-0.3
2
R7、R9
15
33K
AXIAL-0.3
2
R11、R22
16
47K
AXIAL-0.3
5
R10、R12、R21、R34、R35
17
120K
AXIAL-0.3
1
R26
18
220K
AXIAL-0.3
1
R13、R16、R18、R42
19
330K
AXIAL-0.3
1
R30
20
10K音量
R0.1-3
1
W1
21
10K静噪
R0.1-3
1
W2
瓷片电容
22
30p
RAD-0.1
1
C45
23
39p
RAD-0.1
2
C33,C34
24
51p
RAD-0.1
4
C27,C28,C32,C39
25
82p
RAD-0.1
3
C1C14C17
26
101p
RAD-0.1
8
C4,C6,C9,C10,C13,C16,C36,C41
27
151p
RAD-0.1
1
C8
28
201p
RAD-0.1
8
C2,C3,C12,C15,C18,C19,C40,C51
29
471p
RAD-0.1
1
C60
30
102p
RAD-0.1
3
C43,C57,C59
31
302p
RAD-0.1
1
C58
32
103p
RAD-0.1
12
C5,C24,C25,C29,C31,C34,C35,C38,C42,C49,C56,C64
33
203p
RAD-0.1
3
C11,C20,CA
34
683p
RAD-0.1
1
C30
35
104p
RAD-0.1
3
C47,C48,C62
36
5/20p(红)
CX-0.3
1
C*
可调电容
37
1/5p(蓝)
CX-0.3
1
C
38
1μF
RB-1.2
4
C22,C52,C54,C55
电解电容
39
2.2μF
RB-1.2
1
C63
40
4.7μF
RB-1.2
1
C7
41
10μF
RB-1.2
3
C23,C26,C46
42
47μF
RB-1.2
1
C53
43
100μF
RB-1.2
1
C50
44
IN60
D-0.3
2
D6,D7
二极管
45
IN4148
D-0.3
1
D1,D2
46
6.2V
D-0.3
1
D5
稳压
二极管
47
7.5V
D-0.3
1
D3
48
10.245MHz
XT-0.2
1
JT3
晶体
49
收
XT-0.2
1
JT2
50
发
XT-0.2
1
JT1
51
10.7MHz
XT0.1-3
1
JT4,JT5
三端陶瓷滤波器
52
B561
TO-92
2
BG13,D4
三极管
53
C458
TO-92
6
BG3,BG4,BG6,BG7,BG12,BG14
54
C1417
TO-92
1
BG11
55
C1923
TO-92
2
BG5,BG10
56
C2078
TO-126
1
BG1
57
D467
TO-92
1
BG2
58
K132
K122
2
BG8,BG9
场效应管
59
MC3357
DIP16
1
IC1
集成电路
60
LM386
DIP8
1
IC2
61
驻极话筒
Ф4x1.0
1
MC
62
红发光二极管
LED0.1
1
DF
63
绿发二极光管
LED0.1
1
DJ
六.单板调试
1调试前准备
1.1调试人员的培训
组织调试、测试人员熟悉整机工作原理、技术条件及有关指标,仔细阅读调试工艺卡,使其明确调试内容、方法、步骤、设备使用及注意事项。
1.2技术文件的准备
产品调试之前,调试人员应准备好产品技术条件、技术说明书、电原理图、检修图和调试工艺卡等技术文件。
1.3仪器、仪表的准备
按照技术条件的规定,准备好测试所需要的各类仪器设备。
要求所用仪器、仪表应是符合计量标准和调试要求,并在有效期之内,符合技术文件的规定,满足测试精度范围的需要,并按要求放置好。
1.4被调物件的准备
准备好需要调试与检测的电路板。
1.5场地的准备
调试场地应整齐、清洁、按要求布置,要避免高频、高压、强电磁场的干扰。
如调试高频电路应在屏蔽间进行。
1.6个人准备。
调试人员应按安全操作规程做好上岗准备,调试用图纸、文件、工具、备件等都应放在适当的位置上。
2调试安全操作规程
2.1测试环境的安全措施:
无裸露的带电导体(如电源线、插头、电源开关等)。
2.2测试仪器的安全措施:
①仪器及附件的金属外壳应接地良好。
②仪器地线必须与机壳相连。
2.3操作安全措施:
①在接通被测电路的电源前,应检查其电路及连线有无短路等不正常现象;接通电源后,应观察电路板有无冒烟、打火、异常发热等情况。
如有异常现象,立即切断电源,查找故障原因。
②禁止调试人员带电操作,当补焊、焊接元件时,一定断开电源。
③如有高压测试调整,调试前应做好绝缘安全准备,如穿戴好绝缘工作鞋、绝缘工作手套等。
④使用和调试MOS电路时必须佩戴防静电腕套。
⑤强电调试时至少应有两人在场,以防不测。
其他无关人员不得进入工作场,任何人不得随意拨动总闸、仪器设备的电源开关及各种旋钮,以免造成事故。
⑥调试工作结束或离开工作场所前,应关掉调试用仪器设备等电器的电源。
3板调工艺流程
图14板调工艺流程图
4调试
调试仪器和工具:
高频信号发生器(如xFG一6型)、示波器(如VP5204型40MHz)、数字频率计(如cFc一8450型,0~1000MHz)、功率计(如Gz一3型)、直流稳压电源 (如wYJ-30V/5A型)、万用表(如MF一47型,如有数字表Fluke一87等高档仪表配合最佳)、场强计(可自制)、放大镜、螺丝刀、镊子、电烙铁等。
4.1通电前检查
1.1目测:
焊装好的电路板主板应清洁、无锡渣,无明显的错焊、漏焊、虚焊和短路。
比如:
电解电容、二极管是否焊反。
参数是否按清单提供的标号位置焊接,芯片方向是否正确,保险管是否装入等。
1.2电路板电阻测试指标
表2电路板电阻测试指标值
序号
名称
测试点1
正向电阻指标【kΩ】
测试点2
备注
1
VCC
IC1的4脚
渐升至>0.5
GND:
IC1的15脚
2
VCC
IC2的2脚
0.3~0.7
GND:
IC2的4脚
电阻测试方法
用数字万用表的200kΩ档测试表1和表2中测试点1对测试点2间的电阻值。
4.2接收机电路调试
(1)输入回路高频放大级的调试
接收电路中的高放级是决定整机接收灵敏度与选择性的关键电路,所以调试的主要任务是尽可能地提高这一级电路的高频电压增益,提高灵敏度。
准确地调整LC选频回路,使f0以外的干扰频率尽可能地被衰减,以保证接收电路有较高的信号选择性。
高放电路的调试仪器,可采用扫描仪。
由于扫描仪既有信号输出端,可为高放级提供载波输入信号,又有信号输出端(检波头),可将经高放级放大后的信号,送至扫描仪观察高放级的真实幅频特性。
用扫描仪可以直接观察到放大器的增益量和工作频带宽度,比使用其他仪器更为直观方便。
也可以使用高频信号源和示波器配合,来调整高放电路,只是使用起来略感不方便。
由于该部分电路工作在高频段,所以调整磁芯时需要使用无感旋具,以避免因金属感应而造成的调整误差。
调整各点时,只需用示波器或扫描仪在高放级输出端观察到的中心频率波形幅值最大、带宽适中、带外衰减量最大,即可认为电路已经调整至最佳点,本级高放电路应具有14~20dB的电压增压。
(2)一本振与一混频电路的调试
混频电路的作用是将前级送来的高频信号,经过频率变换后,使其变换成为一个频率较低但信号内容不变、频率固定的中频信号。
本机是采用两次混频式外插式电路。
第一中频的中心频率是10.7MHz,第二中频是455kHz。
经第一混频后,将信号变为10.7MHz的第一中频信号。
一中频信号还必须进行第二混频电路,将一中频信号再次进行混频处理,将信号频率降低为455kHz的二中频信号,由于集成电路MC3361中的中放电路、鉴频电路,只针对二中频信号(455kHz)进行处理,而不会对其他频率的信号反应。
所以混频电路工作不正常时,将会导致整个接收电路不工作。
由此,可以看出混频电路在接收机中的重要性。
混频电路主要由两部分组成,即本机振荡电路和三极管混频电路。
其中本振电路的调整和三点式振荡器的调整相同,在这里就不再重复了。
由于振荡器采用的是晶振稳频,所以频率不能变动,但是通过微调C37的容量,还是可以微量地改变振荡频率,变化量约为±2~3kH。
混频管BG8是双栅场效应高频管,所以输入的高频信号f0本振信号fL干扰,如果两路输入信号均在要求的参数范围内,那么在中周变压器B4级回路中,就应该感应到10.7MHz的一中频电压波形。
调整中周变压器B4芯,可以是输出的一中频波形幅值达到最
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