晶体管与晶体收音机电路：从基本检波器到集成 AM/FM 接收机

矿石收音机核心由天线、接地、谐振电路（C1 和 L1）、峰值检波器和耳机组成。天线捕获广播信号 (b)，经电路流至地。谐振电路 LC 谐振对从频谱选取单一电台；C1 可变以实现调谐。锗二极管整流射频 (RF) 仅允正半周通过，产生 RF 包络 (c)。滤波电容 C2 去除剩余 RF 分量，仅留音频 (d) 驱动耳机。

矿石收音机无需外部电源。锗二极管因较低正向压降（~0.2 V）优于硅，尤其对弱信号灵敏度更高。用硅二极管虽仍工作但性能下降。

原理图显示 2000 Ω 磁性耳机，陶瓷“晶体”耳机灵敏度更高，为大多数信号首选。磁性耳机配合适配音频变压器可替换为低阻抗耳塞。

下图为用晶体管替代矿石检波器的增强版。锗 PNP 晶体管偏置使其仅在 RF 输入正半周导通，从而作为带内置放大的检波器。此配置产生更大输出可直接驱动 2000 Ω 耳机。调整基极偏置电阻后硅 NPN 晶体管也可工作。

现代低阻抗耳塞可替代原 2000 Ω 耳机，前提是配音频变压器或合适放大器。

下原理图在矿石检波器基础上加音频放大级，进一步增大耳机音量。原设计用锗二极管和晶体管；肖特基二极管可替锗二极管，调整基极偏置电阻后硅晶体管也可用，见附表。

关于矿石收音机设计、简单单晶体管收音机、进阶低晶体管配置更广泛视角，见下例。

集成电路 (IC) AM 收音机将所有有源 RF 元件集成单个 IC，仅需少量外部电容、电感、电阻。370 pF 可变电容调谐 RF 输入，320 pF 电容调节本振比 RF 高 455 kHz。混频在 15 脚产生和差频；455 kHz 陶瓷滤波器选取所需差频。大部分放大在 12、7 脚间中频 (IF) 级进行，7 脚二极管恢复音频。自动增益控制 (AGC) 从 9 脚导出。

图 (a) 所示 RF 调谐器和本振机械调谐，可用 (b) 电子变容二极管调谐替代。变容二极管减少元件体积；增大反偏电压减小电容，升高调谐频率。偏置电压可由电位器产生。

当 IF 带通滤波器集成进 IC，进一步减少元件数，省去外部 IF 变压器和陶瓷滤波器。RF 输入和本振仍需 LC 调谐，亦可按需用变容二极管替代。

FM 接收方面，NXP Wireless TDA7021T IC 提供低元件数方案。外部 IF 变压器由 RC 滤波器替代；IC 提供所需电阻，电容仍外置。简化调谐电路对应 NXP 数据手册图 5，更复杂调谐器见图 8。立体声 FM 版含可驱动扬声器的音频放大器。

爱好者构建此 FM 收音机时，56 nH 电感可用 #22 AWG 裸线或漆包线在 0.125 英寸芯棒绕 8 匝，再拉伸至 0.6 英寸。微型调谐电容作调谐元件。

下原理图演示共基 (CB) RF 放大器。因无偏置网络，作为 C 类放大器工作，导通角小于输入波形 180°。CB 配置在高 RF 频率下比共射极提供更高功率增益。输入输出匹配 π 网络实现 50 Ω 端接并滤除谐波。满足现代辐射发射标准可能需额外滤波段。

下为更高增益 CB 放大器。1 kΩ–4 kΩ 分压器和 500 Ω 发射极偏置电阻使晶体管 A 类工作。100 MHz 下达 38 dB 增益，9 MHz 带宽。

共射极输入级与共基极输出级级联形成共基极放大器，兼具高带宽和适度输入阻抗。偏置网络详见 BJT 文本第 4 章，如下图所示。

共基极放大器仿真见 BJT 章“共基极”节。最佳高频性能请用 RF 或微波晶体管。

PIN 二极管组成 π 型衰减网络。反串联二极管比单串联二极管降低谐波失真。固定 1.25 V 电源正向偏置并联二极管，提供直流电流和 RF 结电容导通。通过改变控制电压 (Vcontrol)，电阻可从 10 MHz 下 80 dB 衰减 (Vcontrol = 0.5 V) 调至 5 V 时 3 dB，响应平坦至 2 GHz。

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