DX—10型中波廣播發射機A/D轉換故障檢測電路解析

周新偉

摘要：本文結合電路邏輯簡圖詳細介紹了DX-10型中波廣播發射機A/D轉換故障檢測電路的組成和工作原理，對A/D轉換故障檢測電路的電源復位、采樣信號檢測、轉換監視、故障指令輸出與顯示等主要組成電路進行了深入解析，對理解和掌握DX-10型發射機的工作原理，提高發射機運行維護的水平和技能有著重要的意義。

關鍵詞：A/D轉換 單穩態采樣 故障檢測

中圖分類號：TN931 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0247-02

1 引言

DX-10中波廣播發射機是美國哈里斯公司（HARRIS）綜合利用國際上各類發射機的先進技術，研制和開發的一種運用數字技術進行調幅廣播的全新的中波廣播發射機。該發射機由于采用數字調制技術，克服了以往各種模擬調制難以避免的各種非線性失真，有很好的動態響應和優良的電聲技術指標。

DX-10型中波廣播發射機在音頻數字處理系統、控制檢測系統采用大量微功耗的數字集成電路，而射頻系統采用高效的丁類開關放大器和功率合成器，整機效率較高，額定輸出功率是可達85%以上。DX-10型中波廣播發射機由數字音頻處理系統、射頻功率系統、監測控制系統、電源供電系統和通風冷卻系統等五大部分組成。本文所論述的A/D轉換故障檢測電路屬于數字音頻處理系統中A/D轉換板（A34）的一部分，由于篇幅有限本文所涉及的器件編號及相關端子號請參閱DX-10型發射機的圖紙。

A/D轉換板將來自于模擬輸入板的模擬音頻+直流信號（A+DC）轉換成12bit的數字音頻信號。然后送到調制編碼板進行編碼。模數轉換板上有采樣同步電路，模數轉換故障邏輯電路，數據鎖存器組，還有大臺階同步信號和重建音頻信號給發射機的其他單元。A/D轉換的速率由發射機的工作載頻決定。A/D轉換過程由射頻信號同步。當射頻激勵電流正負交替過零時，此時功放管截止，同步信號則控制編碼信號在此時去開/關功放模塊。這樣做的作用有2個：一是保護功放管免受損壞，二是減少電源損耗。A/D轉換器輸出的數字音頻數據被鎖存在鎖存器內，并由緩沖器送到調制編碼板。

數字音頻信號經由12bit的D/A轉換器還原成模擬音頻信號，用于與射頻輸出監視板（A27）輸出的音頻包絡信號進行比較，達到監視調制包絡的目的。8bit的D/A轉換器是將12位數字音頻信號的高8位還原成大臺階信號，用于產生大臺階同步脈沖，去控制模擬輸入板（A35）上的72KHz高頻振蕩器。

取樣脈沖產生電路的輸入信號有兩路：一路是來自射頻分配板（A15）推動激勵信號，由X3-1、X3-2端輸入；一路是來自功率合成器出口端的取樣線圈T102，由X8-1、X8-2端輸入。兩路射頻信號經過處理及整形之后，輸出取樣脈沖供A/D轉換器用，輸出時鐘脈沖供轉換檢測電路用。

2 A/D轉換錯誤故障

A/D轉換板轉換錯誤故障屬于DX-10型發射機故障分類中的五類故障（DX-10型發射機根據各個監測點的具體情況，將故障信息分為七種類型），A/D轉換出錯可使A/D轉換板及調制編碼板上的數字音頻數據鎖存器全部清零，關斷所有的功放單元，并進行非鎖存顯示。出現A/D轉換錯誤故障時發射機面板“轉換錯誤”燈將變紅，可以開機，但無電流輸出。

A/D轉換板的故障檢測電路包括電源啟動復位電路，時鐘故障檢測電路，“DAV”出錯檢測電路，A/D轉換故障檢測電路和A/D轉換故障顯示電路。其中A/D轉換檢測電路用于監控A/D轉換器，當發生轉換錯誤時，給出五類故障信號和數字音頻數據清除信號。

3 A/D轉換故障檢測電路的組成

A/D轉換故障檢測電路由三個單穩態電路及相應的門電路組成，其故障檢測電路邏輯簡圖如圖1所示。

圖1中N13A組成的電路為A/D轉換監視電路，用于監視A/D轉換過程是否正常。N14A組成的電路為采樣脈沖監視電路，用于監視采樣頻率；N12F、N12A組成的電路是供電復位電路，在電源最初接通或者電源故障時給三個單穩態觸發器復位。當時鐘出錯或“DAV”出錯時將被認為是A/D轉換出錯。因此每當“時鐘出錯”或“DAV”出錯時，N14B及相應的電路有轉換故障被檢出，該電路將給出一個“轉換故障低電平”信號，用于清除鎖存器N3、N4中的數據，清除調制編碼板上的鎖存器的數據，同時給出故障指示。

4 A/D轉換故障檢測電路原理解析

4.1 單穩態觸發器的工作原理

在分析轉換故障檢測電路之前，我們先介紹一下單穩態觸發器的工作原理。單穩態觸發器是一種重要的時序邏輯電路，其特點是只有一個穩定狀態和一個暫穩態。在外加脈沖作用下，單穩態觸發器可以從一個穩定狀態翻轉到一個暫穩態。由于電路中RC延時環節的作用，該暫態延遲一段時間又轉換為原來的穩態，這個延遲時間一般稱為暫穩態時間，暫穩態時間取決于RC延遲電路的參數值。A/D轉換故障檢測電路用了三個單穩態觸發器N13A、N14A、N14B，其型號為74HC123，74HC123的內部邏輯電路如圖2所示，輸入輸出特性如表1所示。

74HC123輸入輸出特性表中H表示高電平，L表示低電平，X表示任意電平，↑表示脈沖上升沿，↓表示脈沖下將沿，Π及Ц表示暫態脈沖。該電路有三個輸入端。CLR為“清除”端，當CLR為低電平時，該單穩態電路不能被觸發，并保持穩態（“Q”端為低電平，“”端為高電平），在CLR由低電平向高電平轉換時刻，其上升沿可觸發，使單穩態電路由穩態轉換暫態。（“Q”端為高電平，“”端為低電平），其暫態持續時間由電路的定時元件RC網絡決定。1NA為反向觸發端（脈沖下降沿），當1NA輸入為高電平時，電路保持穩態，當1NA輸入由高電平向地電平轉換時刻（下降沿），電路進入暫態。1NB為正向出發端，當1NB輸入為低電平時，電路保持穩態，當1NB由低電平向高電平轉換時刻（上升沿），電路進入暫態。在A/D轉換檢測電路中，N13A、N14A為脈沖上升沿觸發為脈沖上升沿觸發，N14B為脈沖下降沿觸發。

4.2 電源故障復位電路解析

電源故障復位電路由圖1左下部定時電路R16、VD13、C41以及兩個施密特反相器N12A、N12F組成，其作用是用于監測A/D轉換板的+5VDC供電電壓。當發射機的低壓開關閉合后，+5VDC電壓通過R16給C41進行充電，充電期間，N12F的13腳為低電平，因N12A、N12F為反相器，因此此時N12A的2腳的輸出也為低電平，從圖1中可以看出，N12A的2腳分別于N13A、N14A、N14B三個單穩態觸發器的清零端（CLR）連接，因此N12A的2端輸出低電平將使三個單穩態觸發器都復位，同時由于N12A的2腳和與門N15C的輸入端連接，N12A的2端輸出低電平使得N15C的8腳輸出低電平信號，該低電平信號分別送至外部鎖存器N3、N4（即CLR-L）和調制編碼板A36的鎖存器（即CLR-L）中，從而清除外部鎖存器N3、N4及調制編碼板A36鎖存器中的數據。

電路中，根據定時電路中R16和C41選取的技術參數可以計算出定時電路的充電時間常數τ=R16*C41，經過τ秒之后，電容C41充電完畢，，N12F的13腳變為高電平，經反相器N12F和N12A后，N12A的2腳的輸出高電平，N13A、N14A、N14B三個單穩態觸發器處于故障檢測狀態。在發射機運行期間，當+5VDC電源發生故障時，電容器C41通過VD13快速放電，從而使N12F的13腳由高電平變為低電平，進而使三個觸發器清零復位，并經N15C后輸出CLR-L，分別清除A/D轉換鎖存器N3、N4和調制編碼板A36鎖存器中數據，實現所有功放模塊的關閉。

4.3 采樣信號檢測電路解析

采樣信號檢測電路由單穩態觸發器N14A和定時電路C14、R17組成，其作用是用來監測采樣脈沖的頻率。采樣脈沖信號通過分頻電路產生，并輸入到單穩態觸發器N14A的“INB”輸入端（即CLOCK），單穩態觸發器N14A的“INA”輸入端直接接地，始終輸入低電平。根據單穩態觸發器的工作原理，由圖2觸發器74HC123內部邏輯圖和表1.74HC123輸入輸出特性表可以看出，采樣脈沖的上升沿↑觸發N14A，使單穩態觸發器N14A進入暫態，此時N14A的輸出端“Q”輸出高電平，這個高電平的持續時間定時元件R17、C14決定（R17*C14），它比采樣脈沖的最大周期還要長。故在下一個采樣脈沖到來時，N14A仍然保持為暫態，也就是說，只要采樣脈沖正常，單穩態觸發器N14A將始終保持為暫態，其“Q”端始終保持高電平。當采樣脈沖頻率錯誤（過低或信號中斷）時，單穩態觸發器N14A的暫態將自動翻轉，“Q”端變為低電平，輸出表示時鐘故障的低電平信號，經與門N15A、N15B和N15C后輸出CLR-L，分別清除A/D轉換鎖存器N3、N4和調制編碼板A36鎖存器中數據，從而關閉功放模塊。

4.4 A/D轉換監視電路解析

A/D轉換監視電路由單穩態觸發器N13A和定時電路C42、R14組成，其作用是監測A/D轉換過程是否正常。DAV信號作為被檢測信號接入N13A的INB端。在DX-10型中波發射機中DAV是一個脈沖寬度為150～300ns的負脈沖信號，其周期是 1.2～2.5μs，DAV脈沖的上升沿↑比采樣脈沖的上升沿↑要延遲約800ns，如圖3所示。

該延時時間即為A/D轉換的時間。單穩態觸發器N13A的“INA”端接地，置低電平，與前述情況類似。當A/D轉換時序不正常時，N13A的“Q”端將輸出表示A/D轉換故障的低電平信號，并經與門N15A、N15B和N15C后輸出CLR-L，分別清除A/D轉換鎖存器N3、N4和調制編碼板A36鎖存器中數據，從而關閉所有功放模塊。

4.5 故障指令輸出及顯示電路解析

故障指令輸出及顯示電路由N15A、N15B、N15C、N14B、N12B、N11和雙色發光二極管VD22以及若干電阻電容組成，其主要作用是完成故障的顯示和故障指令的輸出。單穩觸發器N14B和與門N15B構成脈沖展寬電路，N14B的“INB”端經電阻R32接+5VDC電源（即高電平），故N14B是脈沖下降沿↓觸發。從與門N15A的3腳送來的低電平轉換故障信號被送到N14B的“INA”端（INA低電平有效），該負脈沖的下降沿↓觸發N14B，“”端輸出低電平。這個低電平送到N15B的5腳。與門N15A的3腳輸出的低電平同時送到N15B的4腳，有時，這個“轉換故障--低電平”是個窄脈沖，當N15B的4腳的低電平消失后，其5腳仍保持低電平，保持時間由定時元件R33、C50決定（具體R33*C50），等同于把“轉換故障--低電平”信號進行了展寬。從上面的分析可知，N15B的6腳輸出的低電平轉換故障信號分別送到本板數據鎖存器N3、N4和調制編碼板A36的數據鎖存器，清除鎖存器中數據，從而關閉功放模塊。

N11為顯示驅動電路，由一個電壓比較器和若干電阻構成。參考電壓由N11的反相輸入端來設定（由R28、R29分壓+15VDC獲得），同相輸入端與N15B的6腳相連，輸入檢測信號。該檢測信號正常（即為高電平）時，N11的7腳輸出+15VDC高電平，發光二極管VD22綠燈亮。當該信號出現故障（即為低電平）時，N11的7腳輸出-15VDC低電平，VD22紅燈亮。A/D轉換故障故障時N15B的6腳輸入的低電平信號經反相器N12B倒相為高電平后送到顯示板A32，顯示為A/D轉換故障，即五類故障。

5 結語

A/D轉換故障檢測電路是DX-10型中波廣播發射機中一個典型的故障檢測電路，對A/D轉換故障檢測電路的組成和工作原理進行深入的解析和研究對理解和掌握DX-10型發射機的工作原理，提高發射機運行維護的水平和技能有著重要的意義。本文采用的電路解析方法對發射機中其他電路的分析也具有一定的參考價值。