中频放大器是怎样工作的？

中频放大器是超外差收音机的极重要部分，它工作的好坏决定收音机的灵敏度、选择性和失真、自动增益控制等几项主要性能指标。对中频放大器有两个基本要求：其一是要有足够高的稳定增益，以保证整机灵敏度；其二是要有足够的频率通带和阻带，以保证整机频响和选择性。

图1为六管超外差收音机的两级中放电路。图中R\(_{6}\)、R12和R\(_{18}\)组成了第一中放管BG2的直流偏置电路，只要调整R\(_{6}\)，改变这一偏置电路的分压比，就可确定这一级的直流工作点；同样，R10和R\(_{11}\)为第二中放管BG3的直流偏置电路；R\(_{7}\)和R14是为了提高直流工作点的温度稳定性而接入的电流负反馈电阻，由于这两个电阻两端均并联有旁路电容（C\(_{16}\)和C21），故对中频信号没有负反馈作用；串在R\(_{14}\)上的电阻R13则对交流、直流均有电流负反馈作用，使放大器的频响和失真得到改善。中频变压器BZ\(_{1}\)、BZ2和BZ\(_{3}\)分别与三个同容量的电容C12、C\(_{17}\)和C22并联，作为变频管和两级中放管的集电极负载，三个并联回路都调谐在中频465千赫上。由变频产生的中频信号谐振于BZ\(_{1}\)的初级回路，再感应到次级。因为旁路电容C14、C16对中频短路，相当于次级5～4端的中频信号电压直接加到了BG2管的输入端b—e间；同样，电容C\(_{18}\)也对中频短路，相当于BZ2的2端交流接地，故放大后的中频信号在BG\(_{2}\)管的c—e间输出（集电极到1，发射极经C16、C\(_{18}\)到2），加到了BZ2初级的1～2端，于是中频信号又谐振于BZ\(_{2}\)的初级回路（中频变压器为什么有抽头下面还要谈），又被感应到次级，送到第二中放级进行放大，这样经过两级放大，中频信号达到足够大的幅度，再经过BZ3加到检波管D\(_{2}\)上。检波后的残余中频成分被C26、R\(_{17}\)和C25组成的RC“π”形滤波器滤除；检波后的音频成分在电位器R\(_{18}\)上产生电压降，取出中心头到地之间的电压经C27耦合到下一级低放（开关K\(_{2b}\)放在下一接点时）；由R12和\(_{C}\)14组成的滤波电路将音频成分滤除，仅将检波后的直流成分加到第一中放管的基极进行自动增益控制。另外，由于第二中放级又兼作来复低放，为了对强信号进行抑止，防止阻塞现象，电路中还有由二极管D1和R\(_{5}\)、R9、C\(_{18}\)组成的二次自动增益控制电路（有关检波和第一、第二次自动增益控制电路的工作情况，留待下一讲介绍）。

收音机的选择性，是指从各种干扰信号或不需要的信号中选择出有用信号的能力。这一指标是靠中放的频率特性来保证的。在理想情况下，中频放大器应有象图2那样呈矩形的频率特性，它象门框一样，在门框内，即信号频率f\(_{0}\)从f0-Δf到f\(_{0}\)+Δf范围内变化时，输出电压V0不变。因为中频信号是个调幅信号，除了载波f\(_{0}\)=465千赫外，还包含调制音频信号，可能是语言，也可能是音乐，其音频频率有高有低，因而必须使中放保持一定的频带宽度，让包含音频的中频调制信号不管音频高低都能全部不失真地通过门框，±Δf这一门框宽度（即2Δf）通常叫做中频带宽，例如较好的收音机±Δf=±5千赫就足够了（即2Δf=10千赫）。其他不需要的信号，经变频后，其频率总是大于或小于f0±Δf，必然被中放拒之门外（即其输出电压衰减到零），不得通过。

中频放大器的频率特性，实际上是其负载LC并联回路所固有的。因为当LC并联回路谐振于某一频率f\(_{0}\)=1／2π\(\sqrt{LC}\)时，回路两端对频率f0的信号呈现的阻抗Z最大，这一谐振时的阻抗叫做“谐振阻抗”R\(_{oe}\)。所以将LC并联回路作为中放集电极负载时，如图1，在回路两端1～3间的中频电压就最大，换句话说，只有对中频信号，中放的增益才最高，因而使中放有了选择性。

LC并联回路谐振时的阻抗R\(_{oe}\)，其大小与回路的总损耗电阻r（包括电感线圈和引线的直流电阻、电感和电容的高频损耗等）成反比；与电感量和电容量的比值L/C成正比，即

所以，适当地增大比值L/C，会有助于R\(_{oe}\)的提高。

如果先不考虑并联回路的损耗r，当回路谐振于频率f\(_{0}\)时，回路中的感抗2πf0L和容抗1／2πf\(_{0}\)C是相等的；通常将回路诸振时的电抗叫做回路的“特性阻抗”ρ（近似读作“{377}”），即ρ=1／2πf0C＝2πf\(_{0}\)L=2π（1／2π\(\sqrt{LC}\)）L=L/C。特性阻抗ρ是并联回路所固有的。我们将前述Roe换写成以下形式

可知，增大比值L／C，实际上是增大了回路的特性阻抗ρ，从而提高了谐振阻抗R\(_{oe}\)，使中放增益提高。譬如，有的六管以下的单波段收音机里，中频回路的并联电容用的较小，如用200微微法，这就是为了增大ρ，以提高中放增益。但是过分增大ρ，即回路电容用得太小也不行，因为这样回路中分布电容的作用就相应加大，放大器的稳定性就随之降低；另方面，回路电容用得太小，电感相应增大，线圈圈数就增多，损耗电阻r随之增加，回路诸振阻抗Roe反而要降低。因此，我们还要引入一个概念，即以前经常提到的质量因数Q值。我们定义Q值为：

即既要考虑到回路的ρ，也要考虑到r。ρ越大，r越小，回路Q值就越高，回路的质量才越好。图3上作出了回路阻抗Z与频率f的关系曲线，当回路谐振于中频f\(_{0}\)=465千赫时，回路阻抗Z最高（为谐振阻抗Roe）。图中画出了ρ值相同（ρ\(_{1}\)＝ρ2=1千欧）而Q值不同的两个回路的曲线。第一个回路Q\(_{1}\)＝50，其谐振阻抗Roe1=ρ\(^{2}\)/r=Qρ=50千欧；而第二回路Q\(_{2}\)=100，Roe2=100千欧。由此可见，虽然是两个同样特性阻抗的回路，但Q值高，其谐振阻抗就大，表现曲线就尖锐，当然中频输出电压V\(_{0}\)也相应增大，中放增益提高，选择性也就越好。

从图3还可看出，实际上的回路阻抗Z与频率f的关系曲线是古钟形的，因而中放级的频率特性也必然如此，而并非图2所示理想的矩形，即当频率偏离f\(_{0}\)时，回路阻抗Z总是小于Roe的，相应地中放输出电压也要小于谐振时的电压V\(_{0}\)。这就说明，为了提高选择性，过于提高回路的Q值也是不行的，如图3中，Q2回路虽然增益高、选择性也好，但在同一带宽f\(_{0}\)±Δf的情况下，中频输出电压随回路阻抗的变化而起伏很大，信号失真必然严重，声音难听；而Q1回路的曲线较平坦些，信号失真也较小。因而，有时在满足选择性指标的情况下，往往有意识地降低一些回路Q值，以展宽通带。图1电路各级中放均用初级调谐的LC并联回路，一般称为单调谐回路中放。这种电路损耗小、增益高、结构简单、调整方便，但由于中频变压器只有初级回路是调谐的，其选择性和通频带总不能同时满足，所以为了展宽通带，只好在回路中分别并入电阻R\(_{4}\)、R8和R\(_{16}\)，阻值可在56～68千欧之间选用，使回路的损耗电阻r增加，Q值降低，频响曲线也就变得稍平坦些，收音机音质得到改善。当然，这样做在增益和选择性方面是有所损失的。这里所用的中频变压器叫单调谐回路中频变压器（简称中周）。为了克服上述单调谐回路的缺点，有些收音机中采用双调谐回路中放电路，一般是第一、二级中周采用双调谐的（即初、次级均有调谐于中频的回路），以改善整机选择性和通带，而第三级中周仍采用单调谐的，以获得足够的中放增益。

通常一级中放约能做到31.6倍的增益（合30分贝），即中放输入端送入1毫伏的信号，输出端能得到30.6毫伏的信号。而普及式（三级）收音机要求中放至少能提供45～50分贝的稳定增益，才能满足其整机灵敏度的要求，故收音机必须有两级中放。图1电路中，第一中放的增益约20倍（26分贝），第二中放约50倍（34分贝），总共中放增益为1000倍（60分贝）。

中放增益所以能做得这样高的主要原因，是因为它采用了中频变压器作为级间耦合，容易做到前后两级放大器的阻抗匹配，得到最大功率增益。

图1电路中的C\(_{14}\)、C16、C\(_{18}\)对中频来说阻抗很小可认为短路，这样第一中放级电路可简化成图4所示等效电路。这是一个共发射极电路，具有输入阻抗低、输出阻抗高的特点，例如图1第一中放级基极对地的输入阻抗可近似看作是中放管3AG21的b—e间的输入阻抗Ri=（0.4～1）千欧，而中放管c—e间的输出阻抗R\(_{o}\)却有10～20千欧，如果不用中频变压器，就很难使前后级阻抗匹配，现在用中频变压器耦合，只要适当控制初、次级圈数比就可以满足阻抗匹配要求，使前一级放大器有最大功率输出给后一级。例如，电路中BZ2用的是SZP\(_{2}\)型中周（旧型号为T10A—2），其初级1～3端圈数N1～3＝110圈，次级4～5端为N\(_{4～5}\)=8圈，若由次级折算到初级的阻抗为Ri′，则R\(_{i}\)′／Ri=（N\(_{1～3}\)／N4～5）\(^{2}\)，相当于将下一级中放的输入阻抗提高到R\(_{i}\)′=（110/8)2×0.5≈90千欧（这里输入阻抗取Ri=0.5千欧）。但一中放c—e间的输出阻抗并没有这样高，为什么初、次级还要设计这样大的圈数比呢？这是因为LC并联回路的Q值很高，其谐振阻抗R\(_{oe}\)一般总在几十千欧以上，如果将回路1～3端完全接到放大器输出端c—e端，势必使回路的Roe大大降低，引起中频增益下降和选择性变坏，要解决这个矛盾，一般总是将谐振回路的一小部分接到放大器输出端，如图4中仅接入了初级的1～2端，合理安排1～3端和1～2端的圈数比，如使1～2端的圈数N\(_{1～2}\)=42圈，就能使放大器输出阻抗Ro提高到R\(_{o}\)′=（N1～3／N\(_{1～2}\)）\(^{2}\)Ro=（110／42）2×15≈87千欧，这就使第一中放的输出阻抗变换到与下级中放的输入阻抗通过初、次级变换后的数值R\(_{i}\)′接近相等，即Ro′=R\(_{i}\)′，因而满足了匹配要求，放大器能得到最大功率增益。（待续）（金国钧）