收音机数字频率显示器

本文向读者介绍一种新颖的数字频率显示器，如果将它和普通收音机组装在一起，可使收音机选台实现数字频率显示，既准确又直观。

这个显示器的核心是采用了一只美国国家半导体公司生产的MM5430N数字频率计专用大规模集成电路，电路外围元件很少，因此电路很简单，安装很容易。该显示器可以用来直观显示调幅（AM）和调频（FM）波段的频率。

它的技术性能如下：

1．调频波段（FM）：可显示88～108MHz频率。中频为+1.7MHz。本振信号比电台信号的频率高10.7MHz，属于高本振形式。电路内部对显示频率的数值有±0.1MHz的显示补偿，用来补偿跟踪统调不正确带来的误差。

2．调幅波段（AM）：显示频率范围为525～1605kHz。集成块MM5430N采用的中频频率有三种：＋262.5kHz、＋455kHz和＋460kHz。本文电路中选用＋455kHz。

3．显示部分：采用3\(\frac{1}{2}\)位发光二极管显示屏，并设有AM、FM、kHz、MHz、小数点等显示标志，以便区分所接收的频段。

4．时基信号：MM5430N大规模集成电路采用的时基信号可直接取自50赫或60赫工频电源，也可以采用精密时基信号发生器。本文采用的是50赫工频。

1．调幅（AM）波段的计频原理：简单一点说，这一部分的测试原理就是用一个专用数字式频率计去测试收音机所接收的广播信号频率。测试原理方框图见图la。我们知道，超外差收音机本机振荡信号的频率总是高出所接收电台频率一个中频、所以可以用频率计数器先测出收音机本机振荡的频率，然后再减去一个中频，就得到所接收电台的频率。

从图la可以看出，AM本振信号经过缓冲放大后送入计数闸门。由50Hz（或60Hz）工频作为标准时基信号源，加到计数闸门上用来控制计数门的开、闭。计数门打开时，本振信号频率可以顺利通过闸门送到后级计数；计数门关闭时，本振信号则通不过计数门。这样，在相同时基信号的作用下，计数门打开时，本振频率越高，单位时间内进入计数器的脉冲个数就越多，把这些进入计数器的脉冲计数后，再减去中频数，就得到了反映所接收的电台信号的脉冲频率个数。再通过译码、驱动，就能够在显示屏上显示出电台的频率。显示单位为kHz，显示步长为1kHz。

大家知道，我国AM波段的中频频率以465kHz为标准，比本文电路中采用的中频455kHz要高出10kHz，因此本文电路采用减中频法在显示屏上得到的数值要比实际电台频率数值高出10kHz，这一点读者应该注意。例如，显示屏显值为890kHz，则此时接收电台实际频率为890-10=880kHz。调频（FM）波段的中频与显示器的相一致，因此读数不存在上述问题。

由于中波信号的高端频率约为1.6MHz，加上中频也不过是2MHz左右，一般的CMOS／PMOS集成电路可以工作于20MHz，所以AM信号可以直接送入MM5430N的AM输入端进行计数显示。

2．FM计频原理：FM计频原理方框图见图1b。从方框图可以看出，它与AM计频原理框图不同的地方有两处：在FM缓冲放大级与计数闸门之间加有一个置分频器。由于FM信号频率高达108MHz，再加上一个中频，则FM本振的频率达118.7MHz，这样高的频率CMOS/PMOS集成电路是无法工作的。故在这里加入一级前置分频级，它由高速ECL分频器DS8629N担任。它的分频比为100∶1，FM本振信号经过分频处理后（即120MHz除以100等于1.2MHz），就可以与AM同用一套计数器。不同点之二就是它比AM多一个显示补偿装置，当图1b中的K\(_{2}\)置于中间悬空位置时，显示屏显示值未加修正，显示值应与所接收电台频率相同；当K2的刀位打向“地”或“V\(_{cc}\)”端时，显示屏显示值则有±0.1MHz的偏差，用来补偿由于调谐器统调跟踪不准或中频偏离10.7MHz而带来的显示误差。本文中令K2置于悬空位置，即图2中的IC\(_{1}\)第30脚悬空，显示值则未加修正。

图2为详细电原理图。K\(_{1}\)为FM、AM波段转换开关 图中K1置于AM位置。来自市电电网的50Hz标准时基信号，通过R\(_{6}\)送到IC1的第38脚。该电路采用了两组6～7.5V直流电源，其中V\(_{cc1}\)专供LTC—6201显示器使用，Vcc2最好采用稳压电源，供电路使用。

来自收音机中波段调谐电路的本机振荡信号，自CZ\(_{1}\)插座的1、2端输入，通过C2加到BG\(_{2}\)基极，由BG2、C\(_{2}\)、C4、R\(_{2}\)、R4等元、器件构成中波本振信号的缓冲放大级，信号经缓冲LTC－6201引脚功能放大后，通过C\(_{4}\)加到IC1的第26脚去进行计频。

当使用调频（FM）波段时，K\(_{1}\)拨在FM位置。调频本振信号经CZ1插座的3、4端输入，经C\(_{1}\)加到缓冲放大级BG1的基极，由BG\(_{1}\)集电极输出的信号经C3加到IC\(_{2}\)第7脚。IC2是一块专用100分频集成电路，型号为DS8629N。FM信号由第7脚输入，经分频后由第2脚输出，送到IC\(_{1}\)的FM输入端（第28脚）进行计频。

由大规模集成电路MM5430N（IC\(_{1}\)）及其有关外围元件组成频率计数推动级。这一级的任务是对输入的AM信号和FM信号进行整形、计数、减中频、补偿显示误差、译码、驱动、功能转换，并且对时基信号进行整形。IC1是整个频率显示器的核心。它采用40脚双列直插塑封形式，引脚功能见表1。它的输出端1～25脚采用单独驱动形式，即每一条引脚负责驱动显示器的一条笔划，输出低电平有效。和MM5430N集成电路配合使用的显示器的型号为LTC—6201A、P，也可以使用其它共阴极显示器或由单个显示元件组合成的显示器。显示器LTC—6201A、P的外形见图3，管脚功能见附表2所示。

IC\(_{1}\)的第15脚和第23脚分别用来驱动FM、MHz、小数点、AM、kHz，由IC1内部的开关电路控制，使用极其方便。IC1的第27脚担任AM／FM状态选择，27脚接地时为AM状态，此时第26脚的AM本振信号可以进入计数器进行计数，而加于第28脚的FM信号被阻止，不能进行计数；27脚接V\(_{cc2}\)时，电路工作于FM状态，此时加于第26脚的AM信号不能进入IC1内部，而加于第28脚的FM信号可以进入IC\(_{1}\)内部计数器进行计数。这样，在AM／FM信号输入端就不必另设开关。

图2中IC\(_{1}\)的第29脚为显示精度选择控制端，当第29脚通过K2接地（即K\(_{2}\)闭合）时，显示精度选择处于“高精度”状态。此时FM波段以0.1MHz为显示每步步长，AM波段以1kHz为显示每步步长；当第29脚接Vcc2或悬空时（即K2断开时），FM波段以0.2MHz为显示步长，即以0.1、0.3、0.5MHz的规律变化。AM波段则以10kHz为显示步长。通常在本振工作稳定或50Hz工频时基信号较准确时，可选用高精度工作模式。如果本振频率不太稳定，50Hz时基信号也不太稳定，则应选用低精度模式。

IC\(_{1}\)的第30脚为显示补偿端，只用于FM波段。当调谐器统调无法消除显示误差时，可将第3O脚接Vcc或接地，对显示器所显示的频率进行±0.1MHz的修正。本文第30脚空置，没有对显示值进行修正。

IC\(_{1}\)的第31脚为AM中频选择。31脚接地时中频为262.5kHz；31脚接Vcc时中频为460kHz；31脚悬空时中频为455kHz。本文将31脚悬空，因此中频为455kHz。

IC\(_{1}\)第34脚为时基信号选择。当34脚接地时时基信号应采用60Hz，接Vcc时应采用50Hz，本文中第34脚接V\(_{cc}\)，因此时基信号采用50Hz。IC1的第38脚为时基信号输入端，R\(_{6}\)、R11起匹配作用，C\(_{12}\)为抗干扰电容。本电路对时基信号要求不严，正弦波、方波均可。当从市电获得时基信号时，可通过一限流电阻（约50千欧）接于交流3～6伏的变压器绕组上。时基信号的频率准确与否关系到频率显示器的显示精度，在一些工频经常偏离标准值较多的地区，时基信号应取自一个50Hz或60Hz的时基信号源，这样显示值就没有一个字的误差。

本显示器的印刷电路板图见图4。在安装元器件时，应注意电烙铁功率不宜太大，不能有漏电现象，以免损坏集成电路。BG\(_{1}\)、BG2要求BV\(_{ceo}\)大于Vcc2即可，用3DG系列三极管代用时，应注意BG\(_{1}\)的fT应大于600MHz。DS8629N集成电路用其它ECL或54S／74S系列分频器代替时，要注意其工作频率是否能达到120MHz。对其它阻容元件无特殊要求。安装完毕，检查无误后即可对本显示器进行调试。首先将K\(_{1}\)拨到AM档，用信号发生器输出一个幅度为500毫伏的正弦波信号从C2输入，其频率为1455kHz，看显示屏是否为1000kHz，如果相差太远，可检查时基信号是否偏离标准值太多。一般时基信号准确，显示值不会出现一个字的误差。然后将K\(_{1}\)拨到FM档，再用信号发生器输出一个500毫伏、110.7MHz的正弦波从C1输入，显示屏应显示100MHz，若显示屏显示相差±0.1MHz，可将IC\(_{1}\)第30脚改接Vcc或接地进行补偿。如果没有信号发生器，可利用一本地信号较强、已知频率的电台信号进行调整。

在调试过程中，如发现在FM波段频率计显示不正常或对调谐器的本振信号有影响，可通过减小耦合电容C\(_{1}\)的容量来消除故障。C1可最小减至2p。在调试过程中，严禁频率计带电进行焊接。使用的电烙铁也应有良好的地线。(李隆)