半导体管收音机的元件(一)

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在一架半导体管收音机里,除了有半导体管外,还装有各式各样的无线电元件。本篇将介绍磁性天线,小型中频变压器,小型输入变压器和小型输出变压器这几种元件的基本结构、性能和使用常识,以便大家能够更经济有效地合理使用这些元件。

磁性天线

磁性天线也和电子管收音机的天线一样是用来接收电磁波的,但它是由一个铁氧体(磁性瓷)磁棒和线圈绕组组成,对电磁波的吸收能力很强,磁力线通过它就好像很多棉纱线被一个铁箍束得很紧一样(如图1)。因此,在线圈绕组内能够感应出比较高的高频电压,所以磁性天线兼有放大高频信号的作用。此外,磁性天线还具有较强的方向性,能够提高收音机抗干扰的能力。

图1
图1 🔍原图 (650×426)

磁性天线接收信号的能力与磁棒的长度l和截面积d的大小有关。磁棒的截面积越大,棒越长,其接收能力越强,收音机的灵敏度也越高。这是因为:由电台发射的电磁波的磁力线在天空中的公布是非常密集的,磁棒的截面越粗,它所容纳的平行于磁棒轴线的磁力线的数目就越多,线圈上感应的电压就越大,灵敏度就高。另一方面,磁棒越长,它所吸收的磁力线的强度就越大,在线圈上感应出的电压也就越高,所以收音机的灵敏度也越高。

但只是依靠从加粗加长磁棒来提高收音机的灵敏度是要受到限制的。首先因为磁棒越粗,其铁氧体内部损耗就越大,质量因数Q就越低,从而使收音机的灵敏度和选择性变坏。其次,磁棒越粗、越长,就要求收音机体积也越大,这对装制小型半导体收音机来说是不合适的。

假如收音机灵敏度不高而需要加长磁棒来提高灵敏度时,可采用两根或更多的磁棒并排,将线圈均等分开绕在每根磁棒上并加以串联,这就等于加大了磁棒的长度和截面。铁氧体磁棒一般有圆形的和扁形的两种(见图2)。其材料又有锰锌和镍锌的区别。前一种适用于接收中波段广播;后一种适用于接收短波段广播。表1上列出了一些国产磁性天线的数据。

图2
图2 🔍原图 (1268×582)
图3
图3 🔍原图 (1301×967)

线圈绕组是绕在电缆纸管上,套在磁棒上的。接收中波广播的线圈是用直径0.1~0.15毫米单股纱包漆皮铜线并排紧绕,所绕圈数视磁棒尺寸不同而有不同要求,如表1所列。由于线圈通过高频电流,最好采用多股纱包漆皮线,例如用直径为0.05毫米的14根绞成一根后绕制。表1里所示初级线圈是配合360微微法可变电容器用的数据。接收短波的线圈是用直径为1~1.5毫米的漆包铜线间绕,匝间间隔为2~2.5毫米。如收音机设计为中波、短波都能接收时,需将两波段线圈的绕组分别套在磁棒的两端(见图2)。

至于线圈在磁棒上的位置的选择,一般是将线圈绕组的中心对正离磁棒一端约为磁棒全长的1/4处(见图3),然后再稍微向左右移动到使收音机音量最大的位置固定下来,用蜡或万能胶封死。调整位置时不应直接用手去调,最好用绝缘良好的小棒去调,否则人体的感应很大,影响调整。

图4
图4 🔍原图 (664×358)

线圈在磁棒上的绕向和引出头的位置对收音机效果有影响,下面简单地作一些解释。图4甲上,L\(_{1}\)是初级线圈,L2为次级线圈。线圈L\(_{1}\)的①端和L2的③端均为热端(不接地),②及④端为冷端(接地),④端虽然是通过电容C\(_{3}\)后接地,但C3对高频电流阻抗很小,所以仍几乎等于直接接地。这两线圈在磁棒上绕制时,线圈L\(_{2}\)的③端要和L1的①端对应,即都从磁棒的同一端开始绕(见图2),或是说,热端和热端在一边,冷端和冷端在一边,并且两线圈绕的方向要一致。引出头位置如接反或绕反时,收音机灵敏度将会有所下降。短波时(图4乙)初级线圈L\(_{3}\)的⑤⑥和次级线圈L4的⑦⑧也要互相对应,按中波线圈的绕法绕制。

再生线圈的热端引出头(由集电极引出的)应与初级线圈的热端在同一头,冷端(接地)则与其他线圈的冷端对应。

图5
图5 🔍原图 (968×403)

因磁棒给予高频磁力线的衰减较大,所以在短波段使用时还要外加一根金属拉杆天线,以提高短波灵敏度。

在机箱里安装磁性天线时,一定要把它平放在正常收听时的水平位置的上部,因为磁力线在空间的分布也是水平的,这样放置能使磁棒吸收最多的磁力线。此外,在安装时一定要用绝缘体(有机玻璃、胶木板、塑料等)做它的支架,以免使用金属支架时降低磁棒吸收磁力线的效率。

中频变压器

超外差式半导体管收音机用的小型中频变压器和电子管收音机上的作用一样,它决定着收音机的灵敏度和选择性,但结构和体积与电子管收音机用的有很大不同。国产小型中频变压器有方形的和圆形的两类,它们的外形、内部结构和引出接线位置如图5所示。它是一个紧耦合密闭式的磁路结构,这样可以大大缩小体积。磁力线在中心磁心和外围磁环之间完成磁回路(见图5中的虚线所示)。方形产品内,初、次级线圈绕在一个线圈架上,这种工艺比较新。圆形产品内初、次级线圈分绕成两档,如图所示。由于半导体管收音机中放级电路多用单调谐式回路,所以它只有一个可调线圈或可调磁路,一般是用磁心调节。另外由于半导体管的输出阻抗和输入阻抗都比电子管的低,为了得到较大的中频增益,必须使中频变压器的初级和次级严格地和前后级半导体管的阻抗匹配。一般设计为在中频变压器的初级用抽头来调整接到半导体管输出端的阻抗,使与该管的输出阻抗匹配。变压器的次级则以较少的圈线来匹配下一级半导体管的较低的输入阻抗。

图6
图6 🔍原图 (1257×841)

表2列出几种适用于各种不同国产半导体管的小型中频变压器的匝数、Q值和电感等参数,供使用参考。同时表中还列出了中频振荡线圈和短波振荡线圈的数据。

图7
图7 🔍原图 (1291×1084)

在来复式收音机的非调谐式电路中的高频负载变压器可采用小型磁心或磁环来绕制,其磁环外径为10毫米、高5毫米,用直径0.15毫米的纱包铜线初级绕60匝,次级绕210匝,初、次级线圈分别绕在磁环的两边,绕法见图6所示。

图8
图8 🔍原图 (681×635)

输入、输出变压器

小型输入变压器和输出变压器在半导体管收音机中也是起耦合转换信号电压的作用,使信号能在各级间最有效地传输。在推挽式放大电路中输入变压器还起倒相作用,供给两只半导体管相位相反的信号电压,以适应推挽电路的需要。推换输入变压器和输出变压器可以用在单边的电路中,这时只要用推挽变压器的一半线圈,即用输出变压器初级圈的一半(1,2端)和输入变压器次级圈的一半(3,4端),见图7;这两变压器的另一半线圈空着不用。

图9
图9 🔍原图 (630×320)

小型输出变压器在半导体收音机的末级放大器中是把输出的功率耦合到扬声器,使得功率放大管的输出阻抗和扬声器的音圈阻抗匹配,因此它的初、次级要取合适的变压比。如变压比取得太小,则负载重,失真大,电源消耗也大。变压比太大时,则输出功率减小。

小型变压器体积小,转换效率高 (可达80%左右),其转换效率的关键在于铁心材料的选用,常用冷轧硅钢片(0.2~0.3毫米厚)或坡莫合金片(0.1~0.2毫米厚),用模具冲制成。

国产的小型输入、输出变压器的外形及内部线圈结构如图8所示。其输入阻抗、输出阻抗等参数由表3列出。

图10
图10 🔍原图 (545×614)
图11
图11 🔍原图 (624×684)

小型输入、输出变压器也可用简单的方法利用旧电子管小功率输出变压器的铁心自制。先将它的铁心(图9)抽出,从心轴的中心线处剪成完全对称的两个U形部分,迭成口字形铁心。将绕制好的线圈按图9所示进行装配。

图12
图12 🔍原图 (438×227)

其初、次级线圈绕组参数列于表4。其中各引出头号数参看图7。

图13
图13 🔍原图 (624×614)

制作时应注意:

1.绕输出变压器初级和输入变压器次级时,应将它们的两组线圈并绕,即将欲绕的两轴漆包线的一端并一起,同时向同一个方向绕线,以保证两组线圈的直流电阻相等。线圈引出头的接法见图10所示。将第一根线的尾和第二根线的头相接引出作④,不要接错而造成短路,可以用电表测量一下确定应当是哪两头相接。

图14
图14 🔍原图 (332×221)

2.铁心在装配过程中,切忌锤打,否则会减低变压器的效率。(鲁滨)