DX—10型中波广播发射机A/D转换故障检测电路解析

周新伟

摘要：本文结合电路逻辑简图详细介绍了DX-10型中波广播发射机A/D转换故障检测电路的组成和工作原理，对A/D转换故障检测电路的电源复位、采样信号检测、转换监视、故障指令输出与显示等主要组成电路进行了深入解析，对理解和掌握DX-10型发射机的工作原理，提高发射机运行维护的水平和技能有着重要的意义。

关键词：A/D转换 单稳态采样 故障检测

中图分类号：TN931 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0247-02

1 引言

DX-10中波广播发射机是美国哈里斯公司（HARRIS）综合利用国际上各类发射机的先进技术，研制和开发的一种运用数字技术进行调幅广播的全新的中波广播发射机。该发射机由于采用数字调制技术，克服了以往各种模拟调制难以避免的各种非线性失真，有很好的动态响应和优良的电声技术指标。

DX-10型中波广播发射机在音频数字处理系统、控制检测系统采用大量微功耗的数字集成电路，而射频系统采用高效的丁类开关放大器和功率合成器，整机效率较高，额定输出功率是可达85%以上。DX-10型中波广播发射机由数字音频处理系统、射频功率系统、监测控制系统、电源供电系统和通风冷却系统等五大部分组成。本文所论述的A/D转换故障检测电路属于数字音频处理系统中A/D转换板（A34）的一部分，由于篇幅有限本文所涉及的器件编号及相关端子号请参阅DX-10型发射机的图纸。

A/D转换板将来自于模拟输入板的模拟音频+直流信号（A+DC）转换成12bit的数字音频信号。然后送到调制编码板进行编码。模数转换板上有采样同步电路，模数转换故障逻辑电路，数据锁存器组，还有大台阶同步信号和重建音频信号给发射机的其他单元。A/D转换的速率由发射机的工作载频决定。A/D转换过程由射频信号同步。当射频激励电流正负交替过零时，此时功放管截止，同步信号则控制编码信号在此时去开/关功放模块。这样做的作用有2个：一是保护功放管免受损坏，二是减少电源损耗。A/D转换器输出的数字音频数据被锁存在锁存器内，并由缓冲器送到调制编码板。

数字音频信号经由12bit的D/A转换器还原成模拟音频信号，用于与射频输出监视板（A27）输出的音频包络信号进行比较，达到监视调制包络的目的。8bit的D/A转换器是将12位数字音频信号的高8位还原成大台阶信号，用于产生大台阶同步脉冲，去控制模拟输入板（A35）上的72KHz高频振荡器。

取样脉冲产生电路的输入信号有两路：一路是来自射频分配板（A15）推动激励信号，由X3-1、X3-2端输入；一路是来自功率合成器出口端的取样线圈T102，由X8-1、X8-2端输入。两路射频信号经过处理及整形之后，输出取样脉冲供A/D转换器用，输出时钟脉冲供转换检测电路用。

2 A/D转换错误故障

A/D转换板转换错误故障属于DX-10型发射机故障分类中的五类故障（DX-10型发射机根据各个监测点的具体情况，将故障信息分为七种类型），A/D转换出错可使A/D转换板及调制编码板上的数字音频数据锁存器全部清零，关断所有的功放单元，并进行非锁存显示。出现A/D转换错误故障时发射机面板“转换错误”灯将变红，可以开机，但无电流输出。

A/D转换板的故障检测电路包括电源启动复位电路，时钟故障检测电路，“DAV”出错检测电路，A/D转换故障检测电路和A/D转换故障显示电路。其中A/D转换检测电路用于监控A/D转换器，当发生转换错误时，给出五类故障信号和数字音频数据清除信号。

3 A/D转换故障检测电路的组成

A/D转换故障检测电路由三个单稳态电路及相应的门电路组成，其故障检测电路逻辑简图如图1所示。

图1中N13A组成的电路为A/D转换监视电路，用于监视A/D转换过程是否正常。N14A组成的电路为采样脉冲监视电路，用于监视采样频率；N12F、N12A组成的电路是供电复位电路，在电源最初接通或者电源故障时给三个单稳态触发器复位。当时钟出错或“DAV”出错时将被认为是A/D转换出错。因此每当“时钟出错”或“DAV”出错时，N14B及相应的电路有转换故障被检出，该电路将给出一个“转换故障低电平”信号，用于清除锁存器N3、N4中的数据，清除调制编码板上的锁存器的数据，同时给出故障指示。

4 A/D转换故障检测电路原理解析

4.1 单稳态触发器的工作原理

在分析转换故障检测电路之前，我们先介绍一下单稳态触发器的工作原理。单稳态触发器是一种重要的时序逻辑电路，其特点是只有一个稳定状态和一个暂稳态。在外加脉冲作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态延迟一段时间又转换为原来的稳态，这个延迟时间一般称为暂稳态时间，暂稳态时间取决于RC延迟电路的参数值。A/D转换故障检测电路用了三个单稳态触发器N13A、N14A、N14B，其型号为74HC123，74HC123的内部逻辑电路如图2所示，输入输出特性如表1所示。

74HC123输入输出特性表中H表示高电平，L表示低电平，X表示任意电平，↑表示脉冲上升沿，↓表示脉冲下将沿，Π及Ц表示暂态脉冲。该电路有三个输入端。CLR为“清除”端，当CLR为低电平时，该单稳态电路不能被触发，并保持稳态（“Q”端为低电平，“”端为高电平），在CLR由低电平向高电平转换时刻，其上升沿可触发，使单稳态电路由稳态转换暂态。（“Q”端为高电平，“”端为低电平），其暂态持续时间由电路的定时元件RC网络决定。1NA为反向触发端（脉冲下降沿），当1NA输入为高电平时，电路保持稳态，当1NA输入由高电平向地电平转换时刻（下降沿），电路进入暂态。1NB为正向出发端，当1NB输入为低电平时，电路保持稳态，当1NB由低电平向高电平转换时刻（上升沿），电路进入暂态。在A/D转换检测电路中，N13A、N14A为脉冲上升沿触发为脉冲上升沿触发，N14B为脉冲下降沿触发。

4.2 电源故障复位电路解析

电源故障复位电路由图1左下部定时电路R16、VD13、C41以及两个施密特反相器N12A、N12F组成，其作用是用于监测A/D转换板的+5VDC供电电压。当发射机的低压开关闭合后，+5VDC电压通过R16给C41进行充电，充电期间，N12F的13脚为低电平，因N12A、N12F为反相器，因此此时N12A的2脚的输出也为低电平，从图1中可以看出，N12A的2脚分别于N13A、N14A、N14B三个单稳态触发器的清零端（CLR）连接，因此N12A的2端输出低电平将使三个单稳态触发器都复位，同时由于N12A的2脚和与门N15C的输入端连接，N12A的2端输出低电平使得N15C的8脚输出低电平信号，该低电平信号分别送至外部锁存器N3、N4（即CLR-L）和调制编码板A36的锁存器（即CLR-L）中，从而清除外部锁存器N3、N4及调制编码板A36锁存器中的数据。

电路中，根据定时电路中R16和C41选取的技术参数可以计算出定时电路的充电时间常数τ=R16*C41，经过τ秒之后，电容C41充电完毕，，N12F的13脚变为高电平，经反相器N12F和N12A后，N12A的2脚的输出高电平，N13A、N14A、N14B三个单稳态触发器处于故障检测状态。在发射机运行期间，当+5VDC电源发生故障时，电容器C41通过VD13快速放电，从而使N12F的13脚由高电平变为低电平，进而使三个触发器清零复位，并经N15C后输出CLR-L，分别清除A/D转换锁存器N3、N4和调制编码板A36锁存器中数据，实现所有功放模块的关闭。

4.3 采样信号检测电路解析

采样信号检测电路由单稳态触发器N14A和定时电路C14、R17组成，其作用是用来监测采样脉冲的频率。采样脉冲信号通过分频电路产生，并输入到单稳态触发器N14A的“INB”输入端（即CLOCK），单稳态触发器N14A的“INA”输入端直接接地，始终输入低电平。根据单稳态触发器的工作原理，由图2触发器74HC123内部逻辑图和表1.74HC123输入输出特性表可以看出，采样脉冲的上升沿↑触发N14A，使单稳态触发器N14A进入暂态，此时N14A的输出端“Q”输出高电平，这个高电平的持续时间定时元件R17、C14决定（R17*C14），它比采样脉冲的最大周期还要长。故在下一个采样脉冲到来时，N14A仍然保持为暂态，也就是说，只要采样脉冲正常，单稳态触发器N14A将始终保持为暂态，其“Q”端始终保持高电平。当采样脉冲频率错误（过低或信号中断）时，单稳态触发器N14A的暂态将自动翻转，“Q”端变为低电平，输出表示时钟故障的低电平信号，经与门N15A、N15B和N15C后输出CLR-L，分别清除A/D转换锁存器N3、N4和调制编码板A36锁存器中数据，从而关闭功放模块。

4.4 A/D转换监视电路解析

A/D转换监视电路由单稳态触发器N13A和定时电路C42、R14组成，其作用是监测A/D转换过程是否正常。DAV信号作为被检测信号接入N13A的INB端。在DX-10型中波发射机中DAV是一个脉冲宽度为150～300ns的负脉冲信号，其周期是 1.2～2.5μs，DAV脉冲的上升沿↑比采样脉冲的上升沿↑要延迟约800ns，如图3所示。

该延时时间即为A/D转换的时间。单稳态触发器N13A的“INA”端接地，置低电平，与前述情况类似。当A/D转换时序不正常时，N13A的“Q”端将输出表示A/D转换故障的低电平信号，并经与门N15A、N15B和N15C后输出CLR-L，分别清除A/D转换锁存器N3、N4和调制编码板A36锁存器中数据，从而关闭所有功放模块。

4.5 故障指令输出及显示电路解析

故障指令输出及显示电路由N15A、N15B、N15C、N14B、N12B、N11和双色发光二极管VD22以及若干电阻电容组成，其主要作用是完成故障的显示和故障指令的输出。单稳触发器N14B和与门N15B构成脉冲展宽电路，N14B的“INB”端经电阻R32接+5VDC电源（即高电平），故N14B是脉冲下降沿↓触发。从与门N15A的3脚送来的低电平转换故障信号被送到N14B的“INA”端（INA低电平有效），该负脉冲的下降沿↓触发N14B，“”端输出低电平。这个低电平送到N15B的5脚。与门N15A的3脚输出的低电平同时送到N15B的4脚，有时，这个“转换故障--低电平”是个窄脉冲，当N15B的4脚的低电平消失后，其5脚仍保持低电平，保持时间由定时元件R33、C50决定（具体R33*C50），等同于把“转换故障--低电平”信号进行了展宽。从上面的分析可知，N15B的6脚输出的低电平转换故障信号分别送到本板数据锁存器N3、N4和调制编码板A36的数据锁存器，清除锁存器中数据，从而关闭功放模块。

N11为显示驱动电路，由一个电压比较器和若干电阻构成。参考电压由N11的反相输入端来设定（由R28、R29分压+15VDC获得），同相输入端与N15B的6脚相连，输入检测信号。该检测信号正常（即为高电平）时，N11的7脚输出+15VDC高电平，发光二极管VD22绿灯亮。当该信号出现故障（即为低电平）时，N11的7脚输出-15VDC低电平，VD22红灯亮。A/D转换故障故障时N15B的6脚输入的低电平信号经反相器N12B倒相为高电平后送到显示板A32，显示为A/D转换故障，即五类故障。

5 结语

A/D转换故障检测电路是DX-10型中波广播发射机中一个典型的故障检测电路，对A/D转换故障检测电路的组成和工作原理进行深入的解析和研究对理解和掌握DX-10型发射机的工作原理，提高发射机运行维护的水平和技能有着重要的意义。本文采用的电路解析方法对发射机中其他电路的分析也具有一定的参考价值。