基于YS414制作的太陽能收音機

太陽能是取之不盡，用之不竭的能源。將太陽能（或其它光能）直接轉(zhuǎn)換為電能的器件，被稱為太陽能電池。隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的不斷增強，太陽能電池正以能源豐富、無污染、壽命長、使用維護簡便和性能可靠等優(yōu)點，而越來越受到人們的喜愛。動手制作一臺用太陽能電池供電的小型中波調(diào)幅收音機，是多么有趣而有愜意的事：白天在陽光下，晚上在燈光下，你都可以用它來收聽新聞廣播、學習外語。通過制作，你還可以掌握和了解有關太陽能電池的知識，拓寬視野，為將來人類進一步開發(fā)和利用太陽能打下基礎。

一、工作原理

小型太陽能收音機的電路如圖1所示。它采用一只微型收音機專用集成電路A做高頻放大和檢波，后面用兩只三極管VT1、VT2作低頻放大和射極輸出，最后推動8Ω低阻耳塞機放音。

A（型號為YS414）是一種直接放大檢波式收音機專用集成電路，它采用TO-92型塑封包裝，其包裝形式與普通9014型塑封小功率晶體三極管完全相同，外形和引腳排列如圖2（a）所示。各引腳功能：G腳為公共接地端，I腳為輸入端，O腳為輸出端。YS414型集成電路內(nèi)部由9只三極管、16只電阻器和4個電容器組成，功能包括一級高阻輸入緩沖、三級高頻放大和一級檢波，其內(nèi)部電路框圖如圖2（b）所示。YS414集成電路具有輸入阻抗高、增益大、耗電省、外圍元件少、電路無需調(diào)試等特點，非常適合用于制作微型簡易收音機。

當有太陽強光（或燈光）照射到太陽能電池板BP上時，BP表面即發(fā)生光伏效應，其兩端輸出一定功率的電能，供收音機電路工作。磁性天線L和可變電容器C1組成調(diào)諧回路，這是一個并聯(lián)諧振電路，調(diào)節(jié)C1可改變諧振頻率，起到選擇所要接收電臺信號的作用。磁性天線L采用了中波專用磁棒，具有較高的靈敏度，可不用外接天線，并且在接受電臺時有一定的方向性。由于A具有極高的輸入阻抗，所以調(diào)諧回路可直接接在A的輸入端I和通過C2入地，而不必象大多數(shù)收音機那樣經(jīng)次級線圈耦合輸入。被送入A的電臺信號，經(jīng)A內(nèi)部電路進行多級高頻放大和檢波后，從其O腳輸出音頻電信號。R1是A的輸入級偏流電阻器，它通過A的輸出負載電阻器R2接BP正極，可同時使A具有自動增益（AGC）控制能力。如果收音機接收到的信號較強，A的工作電流就會增加，在R2上的電壓降也隨之增加，使得A的工作電壓下降，內(nèi)部電路增益亦下降，導致A輸出信號減小，這樣就完成了自動增益控制作用。R2偏大時，AGC控制作用太強，會使電路增益明顯降低；R2偏小時，AGC控制作用太弱，會使電路產(chǎn)生自激嘯叫聲。C3為高頻旁路電容器，它能濾除檢波信號中所包含的不需要的高頻成分；C3選取合適的容量，不僅可獲得良好的音質(zhì)，而且還可獲得較佳的自動增益控制特性。

由A的O腳輸出的音頻信號，通過耦合電容器C4送到電位器RP進行音量調(diào)節(jié)，然后再通過耦合電容器C5送到VT1、VT2構(gòu)成的低頻放大電路進行功率放大，最后推動8Ω耳塞機放音。VT1構(gòu)成前置放大器，它對音頻信號進行電壓放大；VT2構(gòu)成射極跟隨器，將插孔XS內(nèi)所接8Ω耳塞機的阻抗變換為VT2電流放大系數(shù)的β倍（即β×8Ω），以解決VT1所輸出的高阻抗不能夠與8Ω耳塞機直接相匹配的問題；射極跟隨器同時具有電流放大作用，可使耳塞機聲音更為響亮。R3是VT1的直流偏置電阻器，由于VT2的基極直接與VT1的集電極相連，所以調(diào)節(jié)R3阻值可同時調(diào)整VT1和VT2的工作點；R4為VT1的發(fā)射極電流負反饋電阻器，其作用是進一步穩(wěn)定VT1和VT2的工作點。

二、元器件選擇

BP采用尺寸約為35mm×10mm、開路電壓≥2V、短路電流≥8mA的成品太陽能電池板。這種太陽能電池板采用單晶硅片工藝制作而成，光電轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，已被廣泛應用于計算器等弱電流電器中。太陽能電池板的功率輸出能力與其面積大小密切相關，面積越大，在相同光照條件下的輸出功率也越大。太陽能電池板的優(yōu)劣主要由開路電壓和短路電流這兩項指標來衡量。業(yè)余測試方法是：將太陽能電池板放在太陽光直射的環(huán)境下，用萬用表測出兩端輸出電壓，即可認為是開路電壓；再將萬用表直接跨接在太陽能電池板兩端測出輸出電流，即認為是短路電流。

如果一時購買不到太陽能電池板，可用三塊尺寸為10mm×5mm、開路電壓0.5～0.6V、短路電流≥9mA的2CR32型硅光電池串聯(lián)后代替。這種硅光電池的外形如圖3所示，它的受光面呈藍黑色，上面有幾條銀白色的柵線，引出兩根導線作為電池正極；背光面呈銀白色（鍍錫），引出兩根導線作為電池負極。

A采用YS414型微型收音機專用集成電路。其主要特點：工作電壓低，在1.3～1.5V就能滿意正常工作；耗電省，無信號時工作電流僅為0.4mA左右；工作頻帶寬，可達150～3000kHz；放大能力強，功率增益可達72dB，自動增益控制范圍可達20dB。跟YS414內(nèi)部電路和功能完全相同、但生產(chǎn)廠家不同的這類集成電路還有：D7642、TA7642、CTC7642、YS7642、BS414、MK-484、2N414型等，它們都可以直接互換使用。

晶體管VT1、VT2均用9014或3DG8型硅NPN小功率低噪三極管，要求VT1的電流放大系數(shù)β值在40～150之間、VT2的β值在20～60之間。

磁性天線L需自己繞制，具體方法：用φ0.15mm單股高強度漆包線，在φ5mm×35mm的中波磁棒上單層密繞82圈即可。繞制時注意，為使線圈不散脫，應用快干膠（或白蠟）將起始處和結(jié)束處粘固住。為調(diào)試方便，在繞制前最好用卡紙做一個線圈骨架，使做成的線圈能在磁棒上左右移動。

C1選用5～200PF超小型密封可變電容器；C2、C3和C6均用CT1型瓷介電容器；C4、C5均用CD11-10型電解電容器。R1～R5全部采用RTX-1/8W型碳膜電阻器。RP選用WH15-1A型不帶開關的小型合成碳膜電位器。XS選用CKX2-3.5型（φ3.5mm口徑）耳塞式耳機常用的兩芯插孔。耳機采用帶有CSX2-3.5型（φ3.5mm）兩芯插頭的8Ω低阻耳塞機。

三、制作與使用

圖4所示為該收音機的印制電路板接線圖。印制電路板用單面敷銅板加工而成，實際尺寸約為75mm×35mm。

本機調(diào)試十分簡單：在太陽能電池板BP接受陽光良好、8Ω低阻耳塞機插入XS的條件下，通過調(diào)整R3阻值，使整機總電流在4mA左右即可；接下來，旋動C1旋鈕就能收聽到電臺的播音。一般情況下，只要按照圖1要求選擇元器件，并且保證焊接無誤，不需要任何調(diào)試便可滿意工作。由于集成電路A的增益很大，當電路板上元器件排列位置不當時，就有可能會產(chǎn)生自激嘯叫聲。如果出現(xiàn)自激現(xiàn)象，可通過適當調(diào)整元器件的排列位置、或用增大R2阻值的辦法來加以排除。

如果發(fā)現(xiàn)收音機接收頻率范圍不能夠覆蓋中波535～1605kHz波段，只要移動磁性天線線圈在磁棒上所處的位置，便可得到校正；如果不能奏效，可通過適當增減L匝數(shù)來進行調(diào)整。調(diào)整時，可用一臺成品收音機做參考。調(diào)整結(jié)束，用白蠟或玻璃膠將線圈封固就行。具體調(diào)整方法：如果按順時針方向在將C1旋鈕基本旋到頭時，接收不到高頻端（1605kHz）附近的電臺信號，可將磁性天線線圈盡量移往磁棒的端頭，必要時可以適當減少其匝數(shù)；如果按逆時針方向在將C1旋鈕基本旋到頭時，接收不到低頻端（535kHz）附近的電臺信號，可將磁性天線線圈盡量移往磁棒的中間位置，必要時可以適當增加其匝數(shù)。

太陽能收音機的外形如圖5所示。機殼可用塑料板自制，也可利用現(xiàn)有的塑料小盒，其大小以正好能放下電路板為宜。在機殼前側(cè)面開出C1的調(diào)諧旋鈕孔，在機殼后側(cè)面開出RP的音量調(diào)節(jié)旋鈕孔；在機殼右側(cè)面開出耳塞機插孔XS的安裝孔（φ6mm），并安裝好XS。將太陽能電池板BP固定在機殼頂上，其背面的“+”、“-”極引線穿過機殼上所開的小孔，與殼內(nèi)電路板相連接。如果BP采用三塊2CR32型硅光電池串聯(lián)供電，應在硅光電池上蓋一塊薄薄的無色透明有機玻璃，以免使用時損壞硅光電池。但是要注意，有機玻璃板的透明度一定要良好，否則將會影響光電池的轉(zhuǎn)換效率。

由于本機采用了專用集成電路，所以它不但體積小巧、制作容易，而且靈敏度高、選擇性好，收聽效果理想。當你在收聽語言廣播時，會感到聲音純正；在收聽音樂節(jié)目時，會感到高低音層次清楚，節(jié)奏感較強。若能使用一副頭戴式立體聲耳機（左、右耳機并聯(lián)）收聽，則音色效果會更佳。
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