是振荡器? 还是斜率鉴频器?
简 介：本文分析了一款调频收音机中的差分LC振荡电路。通过仿真和电路分析发现，该电路并非用于产生本振信号，而是作为有源LC鉴频电路使用。它利用LC回路的频率特性对调频信号进行斜率鉴频，将调频信号转换为调幅信号，同时完成检波功能。研究表明，该电路在85-100MHz范围内具有14dB的斜率增益特性，可通过调整LC参数改变中心频率位置，实现调频信号的解调。这一发现解释了该古老收音机电路的工作原理，展示了差分电路在调频接收中的创新应用。
关键词：有源LC，斜率鉴频
是振荡器？还是鉴频器？
- 差分LC振荡电路：起震容易的LC振荡电路
- 一个简单神奇的正弦震荡电路
01有源LC回路
一、FM接收机
这两天，我对 B 站朋友留下的这个简单调频收音机电路图非常感兴趣。 特别是其中的一个奇特的LC震荡电路。 对的，的确一开始我就天真的认为这应该和普通的超外差收音机一样的本振电路。
通过LTspice仿真， 可以验证的确这个电路可以震荡。 别的朋友留言也提醒这个电路应该是现在不太常用的 差分LC振荡电路。 不过，还有朋友给出了该电路别的解释。 这个电路虽然能够震荡， 但也不适合用来产生混频信号的震荡电路。 原因也很简单， 这个电路是调频广播接收机。 需要对接收到的调频广播信号进行鉴频， 也就是将调频信号转换成调幅， 并最终还原成低频调制声音信号。 所以，他指出这个电路应该是一个有源LC电路， 能够对前级放大信号进行斜率鉴频。
二、电路分析
对于前面所说的 FM接收机， 下面的这个电路，虽然单独拿出来进行仿真的确可以震荡。 但是，如果将它接入电路之后， 也有可能无法震荡了。 原来两个三极管构成的差分放大电路， 他们的共同发射机电阻是一个带有可调电阻的部分。 可以改变差分放大电路的偏置电流， 进而可以改变对应的放大倍数。 但是，在发射机电阻上，还并联了左右两个负载。 左边是前面高频放大电路的输出电阻， 由R4和L2构成， 右边是后级放大检波电路的输入电阻， 由R6,C6构成。 这些负载相对阻值都比较小。 这就极大可能使得下面差分LC振荡电路接入之后压根就不可能震荡。
其次，作为调频收音机来说，除了对接收到的无线电波进行放大之外， 另外一个重要的功能就是对调频信号进行鉴频， 也就是将调频信号转换成调幅信号，进而进行检波。 T1构成了共基放大电路， 在集电极产生天线接收到调频信号信号的放大信号。 那么经过 C4的耦合， 注意， 这里的C4的容值非常低， 只有4.7pF。 应该在下面的电路上完成LC 斜率鉴频检波的功能。 当然，检波的功能也有可能利用了T1,或者T2的非线性完成。 但是最大可能是直接利用下面T2,T3这个有源LC电路， 同时完成了斜率鉴频以及调幅检波。 通过电路中各点给出的电压， 可以看到T1的工作偏置电压， 以及T4的工作偏置电压， 他们都处在放大区域。 但下面T2,T3两个三极管发射极对地之间只有0.66V， 显然它们两个都未必处在放大区域， 所以它们应该完成了对鉴频之后信号的检波功能。
三、电路仿真
下面在LTspice中搭建了这个差分振荡电路， 昨天的仿真的确这个电路可以震荡。 今天，将他们的共射电阻进行调整， 适合后面的鉴频。 右边， 通过R2,C2将高频信号耦合到左边的电路。 接入C2,R2之后， 电路就不在震荡了。 改变输入信号的频率， 从 50MHz到120MHz， 查看电路的频率特性。 能够看到的确中间出现了一个接近 14dB 的斜率部分。 在85MHz到100MHz之间， 电路的增益随着频率的变化而产生改变。 调节LC谐振回路的电容， 可以改变斜率中心频率的位置。 落在斜率中心范围的调频信号， 可以转换成调幅信号。 进而可以在差分电路进行检波， 输出音频信号。
※总结 ※
本文对于一款古老的调频接收机电路进行了分析。 原本以为电路中这个差分电路适用于产生本振信号的。 经过B站朋友的解释， 现在看来， 这个电路的确有可能是有源LC鉴频电路。 他的主要功能是完成对放大调频信号进行鉴频， 同时又完成检波。 这样就可以产生收音机中的音频信号了。
■ 相关文献链接:
- 差分LC振荡电路：起震容易的LC振荡电路-CSDN博客
- 一个简单神奇的正弦震荡电路