1. 项目缘起与整体设计思路LA1787这颗芯片在收音机DIY圈子里算是个老朋友了。它是一颗AM/FM双波段收音机专用集成电路内部集成了调频前端、调幅混频、中频放大、鉴频以及立体声解码等核心功能。我第一次接触它是在一台老式便携收音机的维修过程中当时就被它简洁的外围电路和不错的灵敏度表现吸引住了。后来陆续用LA1787做了几版机器从最初的洞洞板验证到后来的PCB打样踩了不少坑也积累了一些心得。这篇文章就把整个项目的设计思路、电路细节、实操过程和调试经验完整地梳理一遍。这个项目的核心目标很明确用LA1787搭建一台双波段收音机调谐方式采用传统的模拟可变电容调谐电源部分则放弃常见的开关电源方案改用线性电源供电。这三个关键词——LA1787、模拟调谐、线性电源——构成了整个项目的技术骨架。适合谁来参考如果你有一定的电子基础能看懂基本电路图会用电烙铁焊接直插或贴片元件那这篇文章基本可以照着做下来。如果你是完全零基础的新手建议先补一下基础电子知识比如电阻电容的识别、万用表的使用、基本的焊接技巧再来看这个项目会更顺畅。为什么选LA1787而不是其他方案市面上常见的收音机芯片有TEA5767、RDA5807、Si4730等这些数字调谐芯片用起来确实方便I2C总线控制配合单片机就能实现自动搜台和频率显示。但它们的音质表现尤其是中频和鉴频部分的处理跟LA1787这类模拟芯片比起来总感觉少了点“味道”。LA1787的中频放大和鉴频电路设计得比较扎实配合合适的外围元件能出来很温暖的声音。而且模拟调谐那种转动旋钮、指针在刻度盘上滑动的感觉是数字调谐给不了的。线性电源的选择也是同样的逻辑。开关电源效率高、体积小、成本低但它的高频开关噪声对收音机的AM波段简直是灾难。AM波段的中频是465kHz开关电源的开关频率通常在几十kHz到几百kHz之间谐波成分非常丰富很容易串入AM前端造成干扰。线性电源虽然效率低一些、发热大一些但输出纹波小、噪声低对收音机的接收效果有实实在在的提升。我实测过同一台LA1787收音机分别用开关电源和线性电源供电AM波段的背景噪声差异非常明显线性电源下底噪干净很多。整体设计上我把项目分成三个主要模块收音机核心电路、模拟调谐机构、线性电源。收音机核心电路以LA1787为中心配合FM前端的高放和混频、AM前端的天线线圈和本振线圈、中频变压器、鉴频线圈、立体声解码外围元件等。模拟调谐机构包括可变电容、调谐旋钮、刻度盘、拉线机构等机械部分。线性电源则是一个独立的稳压电路把交流电或者较高的直流电降压稳压到适合收音机工作的电压。注意LA1787的工作电压范围通常在1.8V到6V之间典型应用是3V或4.5V。电压太高会烧芯片太低则灵敏度下降、声音失真。设计电源时一定要确认输出电压在安全范围内。2. LA1787核心电路细节与关键参数解析2.1 芯片内部结构与引脚功能LA1787采用双列直插或贴片封装不同后缀的引脚定义可能略有差异但核心功能引脚基本一致。它内部包含了FM高频放大、FM混频、FM本振、AM混频、AM本振、中频放大、FM鉴频、AM检波、立体声解码等功能模块。外围电路的设计质量直接决定了整机的接收灵敏度和音质表现。先看FM前端部分。FM天线信号经过带通滤波后进入芯片的高放引脚芯片内部完成放大和混频输出10.7MHz的中频信号。这个中频信号需要经过外部的陶瓷滤波器或者LC谐振回路进行选频然后送回芯片的中频放大引脚。中频放大的增益很高外围的退耦电容一定要靠近引脚放置否则容易自激。我一开始用洞洞板搭电路的时候中放退耦电容离芯片太远结果一通电就是一片啸叫后来把电容挪到紧贴引脚的位置才解决。AM前端稍微复杂一些。AM波段需要外接天线线圈和本振线圈这两个线圈的参数直接决定了接收频率范围和灵敏度。天线线圈通常绕在磁棒上本振线圈绕在另一个磁芯上。线圈的匝数、线径、绕法都会影响电感量进而影响谐振频率。我一般先用漆包线按经验数据绕制然后用LC表测量电感量再配合可变电容的容量范围计算谐振频率反复调整匝数直到覆盖整个波段。2.2 中频变压器与鉴频线圈的调试中频变压器和鉴频线圈是模拟收音机调试中最需要耐心的部分。中频变压器负责选频和阻抗匹配鉴频线圈负责把频率变化转换成音频信号。这两个元件的磁芯调节非常敏感稍微转一点点波形和声音就会明显变化。调试中频变压器的时候我通常用扫频仪或者信号发生器配合示波器来观察中频曲线。如果没有专业仪器也可以用一台已知频率的收音机作为参考或者直接听声音来粗调。具体做法是接收一个弱信号电台然后缓慢调节中频变压器的磁芯直到声音最大、最清晰。注意要调一个来回找到最佳位置不要只往一个方向拧。鉴频线圈的调试更讲究。FM鉴频器的S曲线中心点要准确落在10.7MHz上否则声音会失真或者音量偏小。我一般先用信号发生器输出10.7MHz的调频信号然后用示波器观察鉴频输出的直流电平调节鉴频线圈使直流电平处于中间值。如果没有信号发生器可以接收一个本地强台然后微调鉴频线圈使声音最清晰、失真最小。提示调节中频变压器和鉴频线圈时一定要用无感螺丝刀通常是塑料或陶瓷材质。金属螺丝刀会改变线圈的电感量导致调不准甚至可能损坏磁芯。2.3 立体声解码外围电路LA1787内部集成了立体声解码器但需要外接一些元件来设定解码频率和去加重时间常数。立体声解码的导频信号是19kHz芯片内部会把这个频率倍频到38kHz用于解码。外围的陶瓷谐振器或者LC回路需要准确谐振在19kHz附近否则解码效果会变差立体声分离度下降。去加重电路也很关键。FM广播在发射端做了预加重处理接收端需要做对应的去加重才能恢复平坦的频率响应。去加重时间常数通常是50微秒欧洲标准或75微秒美国标准。这个时间常数由RC网络决定电阻和电容的精度会影响音质。我一般用1%精度的金属膜电阻和5%精度的CBB电容确保左右声道的一致性。立体声指示灯的驱动电路也需要留意。当接收到立体声信号时芯片会输出一个指示信号驱动LED点亮。这个LED的限流电阻要根据电源电压和LED的正向压降来计算避免电流过大烧LED或者电流太小亮度不够。3. 模拟调谐机构的搭建与校准3.1 可变电容的选型与安装模拟调谐的核心元件是可变电容。常见的可变电容有空气介质和薄膜介质两种。空气可变电容的Q值高、稳定性好但体积大、价格贵而且容易受灰尘和湿度影响。薄膜可变电容体积小、成本低但Q值稍低长期使用后可能有接触噪声。我两种都用过如果追求极致性能空气可变电容是首选如果考虑成本和体积薄膜可变电容也够用。可变电容通常有多个联比如FM联和AM联是独立的。接线的时候要注意区分不要把FM信号接到AM联上。可变电容的动片一般要接地这样可以减少人体感应的影响。安装的时候要固定牢靠避免调谐时晃动导致频率漂移。调谐旋钮和刻度盘的机械结构也需要仔细设计。我一般用减速比比较大的旋钮比如15或者110的减速机构这样调谐更精细不容易漏台。刻度盘可以用打印的纸片贴在面板上或者用亚克力板激光雕刻。拉线机构用尼龙线或者钢丝绳配合滑轮和弹簧保持张力确保调谐顺畅不打滑。3.2 调谐范围的校准调谐范围校准是模拟收音机调试的重要环节。FM波段通常覆盖87MHz到108MHzAM波段通常覆盖530kHz到1600kHz。校准的目标是让可变电容从全旋入到全旋出时接收频率刚好覆盖整个波段并且刻度盘上的频率指示准确。FM波段的校准需要调节本振线圈和补偿电容。具体步骤是先把可变电容旋到频率最低端调节本振线圈的磁芯使接收频率落在87MHz附近然后把可变电容旋到频率最高端调节补偿电容使接收频率落在108MHz附近。这两个步骤需要反复几次因为调节一端会影响另一端。AM波段的校准类似调节本振线圈的电感量和补偿电容。校准的时候需要一个频率计或者已知频率的信号源。我一般用一台数字收音机作为参考或者用信号发生器输出特定频率的信号。如果没有这些设备也可以接收已知频率的广播电台来校准比如本地的强台。注意校准调谐范围时要确保天线线圈和本振线圈的屏蔽罩安装到位。屏蔽罩的安装和拆卸会影响电感量导致频率偏移。所以校准要在最终装配状态下进行。3.3 调谐手感与稳定性优化模拟调谐的手感很重要。旋钮的阻尼要适中太松容易跑台太紧调起来费劲。我一般在旋钮轴上加一点阻尼脂或者用带阻尼的减速机构。拉线的张力也要合适太松会打滑太紧会增加磨损。频率稳定性是另一个需要关注的问题。模拟调谐收音机的本振频率容易受温度影响导致开机一段时间后频率漂移。改善的方法包括选用温度系数小的电容如NP0或C0G本振线圈用温度系数小的骨架材料整机预热一段时间后再使用。我在实际使用中发现开机后等五分钟再调台频率稳定性会好很多。4. 线性电源的设计与制作4.1 线性电源方案选型线性电源的核心是一个降压变压器、整流桥、滤波电容和稳压芯片。常见的稳压芯片有LM317、LM7805、LM2940等。LM317是可调稳压输出电压可以通过电阻分压设定适合需要非标准电压的场合。LM7805是固定5V输出电路简单但电压固定。LM2940是低压差稳压适合输入输出压差小的场合。LA1787的典型工作电压是3V到4.5V我一般用LM317设定到4.5V这样灵敏度比较好同时不会超过芯片的耐压。变压器选择次级输出6V到9V的经过整流滤波后得到直流电压再送入LM317稳压。滤波电容的容量要足够大一般用2200微法到4700微法确保纹波足够小。整流桥可以用四个1N4007二极管搭也可以用现成的整流桥堆。我一般用桥堆接线简单可靠性高。整流桥后面接一个大的滤波电容然后再接稳压芯片。稳压芯片的输入输出端都要接退耦电容输入端用0.1微法到1微法输出端用10微法到100微法。4.2 纹波抑制与噪声优化线性电源的纹波主要来自整流后的工频纹波频率是50Hz或60Hz。滤波电容的容量决定了纹波的大小容量越大纹波越小。但电容太大也有问题开机瞬间的充电电流会很大可能烧整流桥或者保险丝。我一般用2200微法左右的电容配合稳压芯片的纹波抑制能力输出纹波可以做到毫伏级别。除了工频纹波还要注意高频噪声。稳压芯片本身可能产生高频自激需要在输入输出端加合适的退耦电容。我一般会在稳压芯片的输入输出端各加一个0.1微法的陶瓷电容靠近引脚放置。另外变压器的初级和次级之间加一个Y电容可以把高频噪声旁路到地。提示线性电源的散热很重要。LM317在输入输出压差较大、电流较大时发热明显。要加足够的散热片必要时可以用风扇强制散热。我一般把稳压芯片固定在金属机壳上利用机壳散热。4.3 电源与收音机的连接与屏蔽电源和收音机之间的连接线也要注意。连接线太长会引入噪声太短又不方便摆放。我一般用屏蔽线连接屏蔽层一端接地另一端悬空避免形成地环路。电源线和信号线要分开走不要捆在一起避免电源噪声串入信号通道。收音机内部的电源走线也要注意。电源线要尽量短、尽量粗减少压降和噪声。电源入口处加一个LC滤波网络可以进一步抑制高频噪声。我一般在电源入口处串一个磁珠或者小电感再并一个电容到地效果不错。机壳的屏蔽也值得一说。金属机壳可以屏蔽外部电磁干扰但要注意机壳接地。我一般把机壳接到电源地同时确保电路板的地和机壳良好接触。如果机壳是塑料的可以在内部贴一层铜箔或者铝箔然后接地也能起到屏蔽作用。5. 整机装配与调试实录5.1 电路板布局与焊接要点电路板布局对收音机的性能影响很大。我一般把FM前端和AM前端分开布局避免相互干扰。中频部分和音频部分也要分开避免音频信号串入中频。电源部分单独放在一角远离高频和敏感信号。焊接的时候要注意温度和时间。LA1787是CMOS工艺的芯片静电和过热都容易损坏。我一般用防静电烙铁温度设定在300度左右每个焊点焊接时间不超过3秒。芯片的引脚要确保焊接良好不能有虚焊或者短路。焊接完成后用放大镜检查一遍确认没有锡渣或者连锡。外围元件的焊接也要注意。电容的极性不能接反电解电容反接会爆浆。中频变压器和鉴频线圈的引脚要确认对应关系接错了会导致电路不工作。可变电容的接线要区分FM联和AM联接错了收不到台。5.2 逐级调试与信号追踪整机装配完成后不要急着通电。先用万用表检查电源部分确认输出电压正确、没有短路。然后逐级调试从电源开始到音频放大再到中频最后到高频前端。音频放大部分可以先注入一个音频信号用示波器或者耳机监听确认音频通道正常。中频部分可以用信号发生器注入10.7MHz的调幅或调频信号观察鉴频输出。高频前端最后调试接收实际电台信号调节中频变压器和鉴频线圈使声音最佳。信号追踪是排查问题的好方法。如果收不到台可以用信号发生器从后往前逐级注入信号看在哪一级信号消失。比如先注入音频信号到音量电位器如果有声音说明音频部分正常再注入中频信号到中放输入端如果有声音说明中放正常再注入高频信号到混频输入端如果有声音说明混频正常。这样逐级排查很快就能定位问题。5.3 灵敏度与选择性测试灵敏度是指收音机接收弱信号的能力选择性是指收音机区分相邻频率电台的能力。这两个指标是衡量收音机性能的重要参数。灵敏度测试可以用信号发生器输出一个标准强度的信号然后逐渐减小信号强度直到输出音频信号的信噪比降到一定值比如12dB。我一般用这个方法对比不同机器的灵敏度或者验证调试效果。如果没有信号发生器也可以接收远地弱台来粗略判断。选择性主要取决于中频滤波器的带宽。陶瓷滤波器的带宽通常有几种规格比如180kHz、150kHz、110kHz等。带宽越窄选择性越好但音质会变差。我一般用150kHz左右的陶瓷滤波器兼顾选择性和音质。如果本地电台密集可以用110kHz的窄带滤波器。6. 常见问题与排查技巧实录6.1 收不到台或灵敏度低收不到台是最常见的问题。可能的原因有很多电源电压不对、本振不工作、中频变压器失谐、天线线圈开路、可变电容接触不良等。排查的时候先确认电源电压正常然后用示波器或者频率计检查本振是否起振。本振信号通常很弱需要用高阻抗探头测量。如果本振正常检查中频变压器和鉴频线圈是否调准。可以用信号发生器注入中频信号观察输出。如果中频正常检查高频前端包括天线线圈、高放管、混频管等。天线线圈开路是常见故障用万用表测量线圈通断就能判断。灵敏度低可能是高放增益不够、中放增益不够、或者天线效率低。可以尝试增加高放级数、调整中放增益、或者换用更长的磁棒天线。我遇到过中放退耦电容失效导致增益下降的情况换了电容就恢复正常了。6.2 声音失真或噪声大声音失真可能是鉴频器失谐、音频放大过载、或者电源电压不稳。先检查鉴频线圈是否调准然后检查音频放大的偏置电压是否正常。电源电压不稳会导致声音忽大忽小用示波器观察电源纹波就能判断。噪声大可能是电源噪声、接地不良、或者外部干扰。线性电源的纹波通常很小如果噪声大先检查电源滤波电容是否失效。接地不良会导致各种奇怪的噪声确保所有地线都良好连接。外部干扰可能来自附近的电器比如日光灯、电脑、手机充电器等可以尝试换个位置或者加屏蔽。注意调试收音机时最好在一个电磁环境干净的地方进行。我一开始在电脑旁边调试结果AM波段全是噪声后来搬到阳台上才正常。6.3 立体声解码异常立体声解码异常表现为立体声指示灯不亮、左右声道分离度差、或者声音发闷。先检查19kHz导频谐振回路是否谐振在正确频率。可以用频率计测量谐振频率或者用示波器观察导频信号幅度。如果导频谐振正常检查去加重电路的时间常数是否正确。电阻电容的数值要准确误差太大会影响音质。立体声指示灯的驱动电路也要检查LED的限流电阻是否合适指示灯驱动引脚是否有信号输出。左右声道分离度差可能是解码器外围元件不对称导致的。检查左右声道的电阻电容是否配对误差越小越好。我一般用1%精度的电阻和5%精度的电容确保左右声道一致。6.4 常见问题速查表问题现象可能原因排查方法解决方法完全无声电源故障、音频通道断路检查电源电压、注入音频信号修复电源、补焊断路点收不到台本振停振、中频失谐检查本振波形、调中频变压器更换本振元件、重新调谐灵敏度低高放或中放增益不足逐级注入信号、测量增益更换失效电容、调整偏置声音失真鉴频失谐、音频过载观察鉴频S曲线、检查偏置重新调鉴频线圈、调整偏置噪声大电源纹波、接地不良观察电源纹波、检查地线加大滤波电容、改善接地立体声异常导频谐振偏移、去加重错误测量导频频率、检查RC数值调整谐振回路、更换RC元件频率漂移温度影响、元件老化预热后观察、检查温度系数换用温度稳定元件、预热使用7. 个人实操心得与进阶优化方向7.1 元件选型的经验教训做了几版LA1787收音机之后我在元件选型上积累了一些经验。电容方面耦合和退耦电容用CBB或者钽电容比普通电解电容声音更干净。电阻用金属膜电阻噪声比碳膜电阻小。中频变压器和鉴频线圈尽量用原厂或者口碑好的副厂件杂牌件的磁芯材料不一致调试起来很费劲。可变电容我推荐用薄膜密封型的虽然Q值不如空气电容但稳定性好不容易受灰尘和湿度影响。如果追求极致性能可以用空气电容但要做好防尘防潮。天线磁棒用锰锌铁氧体长度越长灵敏度越高但体积也越大要根据机壳尺寸权衡。7.2 调试仪器的替代方案专业调试仪器价格不菲业余爱好者不一定都有。我总结了一些替代方案没有扫频仪可以用信号发生器加示波器逐点测量中频曲线没有信号发生器可以用另一台收音机的本振信号作为信号源没有频率计可以用数字收音机的频率显示作为参考。手机上的信号发生器APP也能应急用输出音频信号或者中频信号虽然精度和纯度不如专业仪器但用于粗调足够了。我试过用手机APP输出1kHz音频信号调试音频通道效果还可以。7.3 进阶优化方向如果基础版做好了还可以进一步优化。比如增加AGC电路改善强弱信号下的音量稳定性增加调谐指示电路用LED或者表头指示调谐状态增加音调控制电路调节高低音增加录音输出接口方便录制广播节目。电源部分也可以升级比如用两级稳压第一级用LM317预稳压第二级用低噪声LDO稳压进一步降低噪声。或者用电池供电彻底消除电源噪声但电池供电的续航和电压稳定性需要权衡。机壳和外观也可以花心思。我见过用实木机壳做的收音机质感非常好。刻度盘可以用亚克力激光雕刻背光用暖色LED晚上看起来很有氛围。旋钮可以用金属CNC加工手感比塑料旋钮好很多。这个项目后续还可以这样扩展加一个蓝牙模块把收音机的音频信号转发到蓝牙音箱加一个单片机实现频率显示和自动搜台加一个SD卡录音模块把广播节目录下来。这些扩展都需要一定的编程和电路基础有兴趣的可以慢慢折腾。最后再分享一个小技巧调试AM波段的时候如果本地有强台干扰可以把收音机转个方向利用磁棒天线的方向性来削弱干扰。磁棒天线的轴向接收能力最强垂直方向最弱利用这个特性可以避开某些方向的干扰源。我在实际使用中发现把收音机放在窗台上磁棒垂直于窗户平面接收效果最好。