收录音机总体布局设计

收录音机是传递信息，欣赏音乐的工具，又是一种装饰品。任何一台收录机均由外壳、结构、电路组成，三者相互联系又相互制约。收录机的音质不单由电路保证，同时与元器件的摆布、外壳结构的设计有着密切的关系。整机各项指标好坏，也不单与电路有关，同样与结构设计，元器件布局有着密切联系。如何合理安排元器件位置，如何正确考虑外形、结构以保证整机性能达到最佳，是总体布局设计的任务。

设计过收录音机的人都有相同的体会，总体布局不合理而引起的整机性能不佳，在电路上无论采取多少措施总是收效甚微，即使不惜增加成本，把电路弄得极其复杂，性能、音质也达不到令人满意的结果。可见整机总体布局设计是十分重要的。

本文从元器件布局；印制板走线；外壳结构与整机性能的关系几个方面，简要介绍收录机总体布局设计中应该注意的问题。

收录机中许多元器件会产生电磁辐射。由于这些有害辐射引起的性能不良，是在电路计算中无法解决的。因此总体布局设计应十分重视元器件，特别是电感件的合理摆布。

1.电源变压器与磁头的相对位置 无论哪一种电子产品中的电源变压器，都存在着一定数量的漏磁。这些漏磁磁力线穿过录放磁头里的线圈，磁头便感应到50Hz交流磁场，使得放音、录音均夹杂着严重交流声。这种由辐射而产生的交流声，采用加强滤波的办法毫无用处。电源变压器的漏磁方向是有规律的，它主要是沿硅钢片插片的方向。因此，旋转电源变压器的方向，使漏磁力线不穿过磁头线圈，磁头感应到的交流声就可大为减小，以至完全消除。一般，电源变压器与磁头的距离当然越远越好。但是便携机由于尺寸限制，变压器与磁头之间的距离最多只有100～200mm，袖珍机则更小。这种情况只有旋转变压器的方向改变位置才能解决。实验表明，旋转变压器方向，交流声可有20dB的变化。图1是电源变压器与磁头的方向关系图。

如果由于结构限制无法使变压器转到最佳位置，距离又不能拉开，放音交流声又很严重，这时只能对变压器采取屏蔽措施。用铁罩子屏蔽的办法效果并不太好。在铁罩子内壁贴硅钢片或如图2用硅钢片弯成直角挡板，放在变压器旁，效果会明显得多。但应注意硅钢片的纹向，也应注意挡板放在变压器的哪一侧更好，可由实验而定。这种方法可以改变漏磁力线的方向，使穿过磁头线圈的漏磁力线减少。用坡莫合金作屏蔽罩效果最好，但会使成本提高，采用较少。

2.电源变压器与天线、本振线圈的相对位置。电源变压器的漏磁如果进入到天线线圈、本振线圈中，就可能使接收到的调幅信号被50Hz交流所调制，变成调频调幅波。通过中频变压器线圈的斜率鉴频，检出交流声，也即调制交流声。调制交流声是伴随在信号上的，调谐到电台时，交流声就出现，调偏一点（即调在中频谐振曲线的斜率上）交流声最严重。这种原因产生的调制交流声从电路中采取措施是毫无意义的。消除的办法是改变电源变压器的方向，使调制交流声最小，并应尽量让电源变压器远离天线线圈及本振线圈。也可用屏蔽的办法试验解决。

3.中波磁棒线圈与功放管、功放集成电路、输出变压器的相对位置。有些收录音机在收听中波广播时（音量及高音均开到最大），当偏调电台一侧时会出现自激啸叫声。产生这种啸叫的原因是：收到中等场强信号时，由于音量电位器已开足，输出功率必然超过了最大不失真功率，波形被削顶，必然产生大量谐波成份。由于功放管、功放集成电路，输出变压器均有一定的辐射能力（硅管比锗管更甚），辐射的一部分高次谐波，被磁棒天线所吸收，就会产生自激，引起啸叫。消除这种啸叫声的办法是：将中波磁棒尽量远离功放管、功放集成电路，输出变压器。有些功放集成电路的辐射有方向性，所以应找到一个最佳位置。在功放集成电路上加一块金属片屏蔽，常有效果。输出变压器的辐射，方向性更强，同样也应找到一个最佳位置（如图3）。如果由于尺寸限制实在无法将距离拉远，那么上述有辐射的器件宁肯靠近磁棒中间也不要靠近磁棒两端。因为磁棒中间感应到的有害辐射可减少些。

4.中波磁棒与检波器件的相对位置。收音机的检波二极管是非线性器件，检波之后必然产生谐波，其中以465KHz的二次谐波930KHz最强。如果中波磁棒感应到这个谐波，当调谐到930KHz附近时便会产生差拍叫声。因此中波磁棒应尽量远离检波器件。此外检波二极管应尽量采用卧插式，使两个引线尽量地短，以减小辐射。如尺寸限制不得不采用立式焊接，也应将长脚接中频变压器次级，短脚接检波滤波电容（图4）。这是因为检波二极管以前的中频是正弦波，谐波成分极小，而检波以后的中频呈半波，谐波成分大的缘故。此外，将检波级各元器件用金属罩子屏蔽起来也能起到消除930KHz啸叫的作用。

5.中波磁棒天线及所有各波段天线线圈均应远离金属件。这是因为天线线圈靠近金属件，其Q值会大幅度下降，整机灵敏度急骤变劣。这是结构设计中应该十分注意的。

6.录音机芯上的电机应远离中波磁棒天线。因为直流电机转动时，电刷上有很高的脉冲电压，这种脉冲干扰的频谱很宽，进入中波段对中波接收产生干扰。

7.录音机的偏磁振荡器应远离中波磁棒天线，这是因为任何交流偏磁的录音机，均有一个偏磁振荡器，振荡频率一般为50～75KHz，由于偏磁振荡电压很强（一般可达10～30V），波形若有失真，它的10次以上谐波就会进入中波段。当某次谐波正好等于某一电台频率时，自录这个节目就会出现差拍啸叫。

采用交流抹音的录音机，抹音头引线一般直接接到偏磁振荡器的输出端上，这两根引线必须采用屏蔽线，否则辐射会十分厉害。如果尺寸限制磁棒与偏磁振荡器不能远离，就要设置消差拍开关。

8.录音机芯上的电机与机内话筒的距离应该远些，或将话筒用软橡皮、泡沫塑料等有弹性的材料包裹起来，然后再固定到机壳上。否则马达的转动噪声，走带噪声均会传入话筒，被录到磁带上。

9.扬声器应远离可变电容器及其他高频元件。大家知道，收听短波广播时，有的机器很容易出现机震。这是电、声回授引起的一种自激。机理是：扬声器发声引起机壳振动，机壳振动又引起本振槽路元件，可变电容的片子及其他高频元件振动。从而引起本振回路容量（包括分布电容）变化。这种容量的变化使本振的等幅波变成了调频波，再经中放谐振回路的斜率鉴频，检出由扬声器振动引起的音频信号。经低频放大后又使扬声器振动更烈，如此反复循环，形成自激。设计中应注意：①高频回路的线圈及其他元件用高频蜡封固。②可变电容的片子方向应与扬声器纸盆呈垂直。③可变电容应尽量远离扬声器。④固定在印制板上的可变电容器，应安放在支柱近旁，切不可安放在两个固定支柱中间（见图5）。⑤选用自带防震措施的可变电容器。⑥可变电容器的引出线越短越好，以免分布电容的变化。⑦如果机震声是50Hz，多为调制交流声引起，此时应设法消除调制交流声。

10.外磁扬声器应远离高频线圈、中频变压器。否则扬声器磁场将会使高频线圈、中频变压器磁化，引起回路失谐，降低整机指标。

11.录音机的带仓门应精心安装。有些录音机的带仓门是安装在机壳上的，与录音机芯脱节。这种情况最容易出现带仓门与机芯不平行，造成磁带与录放磁头及抹音磁头的相对位置误差（见图6），表现为抹音不净，信噪比差。严重的还会出现轧带、串音等故障。解决的方法是尽量选用自带磁带仓门的录音机芯，这种机芯不存在仓门与机芯相对位置误差的问题。如无这种机芯，进行结构设计时就必须注意机芯、机座、前面板三者的安装精度，使磁带盒尽量与机芯平面平行。

12．发光二极管驱动集成电路与中波磁棒天线应离得远些。因为发光二极管电流较大，而且是跳跃指示，驱动电路是一种开关电路，会产生脉冲辐射，被中波磁棒天线接收，就会出现较大噪声。

同样一个线路图，请几个人设计电路板，制作出来的整机性能往往各不一样。尤其是短波段、调频段，印制板设计不当时性能差，甚至产生自激，完全无法工作。印制板的设计既重要又无法定量计算，完全靠设计师的经验和实验。下面介绍印制板设计中一些带规律性的问题，供读者参考。

1.如前所述，必须首先将主要的关键性的元器件（如电源变压器、天线磁棒、双连电容器、输出变压器、检波器件、功放电路、机芯、偏磁振荡器等等）位置确定下来，然后再进行印制板走线的设计。

2.同一级电路的接地点应尽量靠近，并且该级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远。这是因为每一段铜箔均存在一定的阻抗。在高频电路中，一段铜箔可以看作电感，如果基极入地点与发射极入地点之间的铜箔过长，感抗就很大，极易感应到干扰信号，从而带来噪声以至引起自激。

3.总地线必须严格按照高频、中频、低频一级级顺序排列，切不可图方便翻来复去或乱接，否则必然产生自激。由于这种原因产生的自激，从电路上想办法是事倍功半徒劳无益的，不但使电路变得复杂成本升高，而且还会降低灵敏度、选择性，增加交流声。特别是调频头的地线安排不当肯定会自激到无法消除的程度。印制板地线的设计是至关重要的，级与级之间宁肯长些也不可乱接。

4.印制板上的电源走线与公共地线最好能相互靠近，方向平行，切不要围成一圈，将管子或其他元器件包围起来，否则会产生噪声。因为电源线与地线对交流来说是相连的，如果它们连成一个圈，就等于一个环状天线，而电源走线与公用地线中流过各种干扰电流，被包围在中间的元器件极易感应到各种干扰噪声，这就是常说的天线效应，设计时应极力避免。

5.电源走线与公用地线尽可能粗些，尤其大电流流过的地方更要粗。印制板上的铜箔是很薄的，约35μm。一段宽1mm铜箔走线的阻抗比同样长度的φ0.2mm的导线的阻抗还要大。它们会引起各级之间复杂的反馈，极易产生自激或噪声。

6.调频头部分最好采用大面积地线，也即除了元器件连接点之外，全部铺满地线。这种方法不仅减小地线存在的阻抗，使反馈量减小，而且可以起到隔离屏蔽作用，这种形式的地线高频性能最好。

7.各级输出端和输入端的走线不宜平行，否则容易引起耦合产生自激。更不可将后级交流高电平走线绕到前级输入端。如果受尺寸限制，后级不得不绕到前级，也应该在它们之间用地线隔离开。

8.阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长些。因为阻抗高的线容易发射和吸收到信号，使电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极引线，发射极引线，均属低阻抗走线。射极跟随器的基极走线，放大器集电极走线（如中频变压器初级与管子集电极之间的连线）均属高阻抗走线，应尽量短而粗。

9.偏磁振荡器的工作频率和电压均较高，容易产生辐射，这种辐射进入其他放大器，便会产生干扰，严重的还可引起放大器阻塞。因此偏磁振荡器的元器件应排列紧凑些。最好用地线将这些元器件包围起来，使它们与其他电路隔离。特别是偏磁振荡器输出到录放磁头的连线，最好在其旁边安排一根平行的地线，可以减小偏磁辐射的干扰。

10.立体声收录机两个声道的地线必须分开。自成一路，一直到功放末端再合起来。如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。

11.由于各种集成电路的内电路不同，设计集成电路的印制板走线时要十分注意，否则也是容易产生自激的。最好按照集成电路生产厂提供的典型用法排列走线，可获得事半功倍的效果。

收录机的外形设计也是十分讲究的，不但要使造型美观，使用方便，还要照顾到结构的可行性，更要考虑音响效果。下面将总体设计时应注意的一些原则简述如下。

1.扬声器口径的选择，可能的话扬声器口径选大些，可使频响低端指标提高。一般电路频响指标应根据扬声器频响来设计。电路频响并非越宽越好，如果电路频响低端比扬声器谐振频率低，扬声器就容易发出“噗……”声。而电路频响的高端指标又应与低端成比例。否则不是高音发尖，就是低音发闷。低音与高音的比例可由经验公式确定：f\(_{低}\)×f高=800000，式中f\(_{低}\)是扬声器的谐振频率。例如普通5英寸纸盆扬声器的f低=150Hz，那么电路的高端频响应是f\(_{高}\)=800000/150=5300（Hz）。又如6\(\frac{1}{2}\)英寸扬声器的f低=110Hz，则电路频响高端应为f\(_{高}\)=800000/110=7200（Hz)。若某尼龙边扬声器的f低=60Hz，根据上式f\(_{高}\)取13000Hz才能达到柔和悦耳的效果。如果不顾扬声器谐振频率，也不使高低端指标成比例，片面追求电路频响指标越宽越好，就不会获得满意的音质。

此外，电路的输出功率应与扬声器的额定承受功率相配合。电路输出功率过大于或过小于扬声器额定功率都得不到好的音质。国产扬声器的承受功率余量都比较大，一般取电路输出功率为扬声器标称功率的二倍较合适。

2.扬声器在外壳上的安装位置也是比较讲究的。如果将扬声器安装在前脸的正中位置上，由于声绕射的作用，就会使声频响曲线出现许多峰谷点，音质变差。所以应将扬声器安放位置离开中心点远些。

3.固定扬声器的前脸透气性要好，否则声波被阻会出现峰谷点。特别是高音扬声器的方向性很强，前脸透气性差将会大幅度衰减高音。

4.机箱内空闲空间尽可能大些，切勿将机箱内空间塞的太满，这对低音指标十分不利。将电位器直接焊在印板上，再将印板横放在喇叭之上。这样可以使机箱内空间增大。有利于低音。

5.调幅收音机最好不要增加高音喇叭。带有调频段的收音机及频响在10KHz以上的录音机安放高音喇叭才有实际意义。（王恭行）