經典超再生接收電路及原理分析

經典超再生接收電路及原理分析

我們知道普通的再生式電路，是利用正反饋來加強輸入信號，而超再生電路確實用輸入信號來影響本地振蕩信號，因此得名。 拿最經典的超再生電路來說吧，如下圖所示：

超再生電路本質上是一個電容三點振蕩器，我們先來分析它。

電路是典型的共基電路，晶體管的B和C之間通過交流連接L3和C12，電容C9和BE之間的結電容構成分壓反饋，形成三點式。。。振蕩器。:lol L4用來隔絕振蕩頻率與地之間的連通。振蕩器工作時，隨著振蕩幅度增加，晶體管電流Ice增加，這個Ice流過R12，會使R12兩端電壓成增長趨勢，而C11兩端電壓已經建立（靜態工作點建立時建立的），無法突變，因此改電流對C11充電，使其兩端電壓升高，晶體管BE電壓下降，工作點開始降低，當降低到一定程度，電路開始停振，Ice隨振蕩逐漸停止而減小，這使得R12兩端電壓成減小趨勢，C11開始通過R12放電，C11兩端電壓降低，晶體管工作電提升，振蕩幅度開始回升，重複前面的過程，因此振蕩器工作在一個間歇振蕩狀態，振蕩的波形類似有三角波或類似方波包絡線的調幅信號，間歇頻率由C11和R12決定，約為它們乘積的倒數。C11和R12兩端的電壓為類似類似方波或三角波（這個與原始靜態工作點有關，原始靜態工作點高，振蕩建立快，C11很快衝點飽和，此時電路為平衡狀態，振幅不便，一段時間后振幅開始跌落，如果振蕩建立慢，則未到最大振幅就開始跌落，此時為三角波形），經過後面的電感電容網路濾波后，理論上為直流電壓（為什麼是理論上，後面講），以下簡稱R12C11為RC，L2C12為LC。此電路為自熄式，間歇頻率由自身提供，與振蕩頻率牽連比較大，較難調整，如果間歇頻率由外部輸入，則稱他熄式，這種電路的間歇頻率波形可以用標準方波，效果更好。 好了，基本電路工作原理清楚了，現在看看電路是怎麼接收信號的，先從調幅信號來說。 LC構成的迴路由選頻作用，當天線輸入的信號頻率與電路振蕩頻率相同時，對電路的振蕩幅度有加強作用，類似於正反饋，此時電路正式進入超再生狀態。通過前面的分析知道，電路振蕩建立的速度與工作點有關，而振蕩幅度受到改變時工作點也會相應變化，因此外部調幅信號使晶體管工作點隨輸入信號幅度變化而變化，而工作點的變化，又影響振蕩的建立時間。因此就形成了這樣的現象，輸入信號幅度大，間歇振蕩建立快，間歇振蕩能達到的最大振幅就大（或者越早達到最大振幅），反之同理。因此高頻間歇振蕩在每個間隙之間能達到的最大振蕩幅度（或持續最大幅度的時間）是隨外部輸入信號的幅度而變化的，而間歇振蕩的包絡線就是RC兩端的電壓，這個電壓中包含一個直流分量，這個直流分量就是隨外部信號幅度而變化的（類似PWM原理），也就是輸入信號的包絡線，因此達到解調製的目的，具體見下圖。
第一個波形的熄滅電壓是個示意圖，第二個波形是高頻振蕩波形，這是有信號輸入的狀態，如果沒信號，每個間歇內都是一樣的，第三個波形是RC兩端的波形，裡面的平滑波形是經過後面的濾波網路后的波形。可以看到，外部信號的幅度變化時，每個間歇內振蕩波形的包絡面積會相應改變，此圖上的包絡線為類似三角波，根據不同的工作點，有些資料上的圖畫的是類似方波（比如《晶體管收音機》一書） 上面說的是調幅信號接收，那麼調頻信號接收是怎麼樣的呢，先看一個概念，斜率鑒頻，如下圖
這是一個LC諧振曲線，fo為諧振頻率，fs為輸入信號頻率，fs偏離fo，在LC諧振曲線一邊的中間點部位，當輸入中心頻率為fs的調頻信號時，由於頻率－幅度曲線的斜率，在LC上感應到的電壓幅度會隨頻率變化而變化，此時調頻信號變成了調幅信號，這就是斜率鑒頻。說到這裡可能有人已經知道了，超再生電路解調調頻信號時，用的正是斜率鑒頻原理。我們只需要把LC迴路的諧振頻率調到偏離fs的位置，就能把調頻信號轉換成調幅信號，按照上面的原理進行接收。 超再生電路由於其特殊的工作方式，靈敏度很高，但是其選頻手段單一，選擇性極差，只相當於單迴路的直放機水平，甚至不如。尤其在接受調頻信號時，由於採用了斜率鑒頻原理，在很寬的範圍內都可以收到同一頻率的調頻信號，選擇性更差。而採用斜率鑒頻也使調頻接收的抗干擾能力變得很低（無法抑制幅度雜訊），一般在單頻點接收機中用的比較多，比如遙控電路，頻點單一就可以用多極LC選頻放大來提高選擇性（頻帶接收下這種做法是超級麻煩的）。在沒有信號時，理論上RC兩端電壓的直流分量是不變化的，但是電路本身的分佈參數變化和電雜訊使得每次間歇振蕩所達到的幅度都不是完全相同，從而產生內部雜訊，這種雜訊被電路超高的靈敏度放大后，形成難聽的超雜訊，當有信號時，振蕩是受信號控制的，超雜訊自然消失。 超再生電路結構很簡單，調試也不難，但要取得好的效果需要很大的耐心，如果不考慮元件限制的因素，比超外差電路的製作還要費勁。簡單的調整方法如下： 先斷開C11，調整電路工作點和元件參數，使三點振蕩電路正常工作，R12的值由初始工作點決定。然後選取一個間歇頻率（一般100k到500k之間），計算C11，然後接上C11，此時如果正常，用示波器觀察應該有間歇振蕩產生，RC兩端有間歇波形，沒有示波器也可以接音頻放大器在後面，如果有超雜訊則正常。如果不正常，重新斷開C11，調整工作電，再重複一次。間歇頻率高，則間歇周期短，間歇振蕩很難達到高幅值，靈敏度低，間歇頻率低，則相反，靈敏度高，但是抗干擾能力也差。