一种基于D触发器的调制编码板故障记忆电路设计

国家广播电影电视总局491台 叶 沉



一种基于D触发器的调制编码板故障记忆电路设计

国家广播电影电视总局491台 叶 沉

【摘要】对于广播发射机的日常维护工作，准确的判断发射机的故障点是快速处理发射机故障的先决条件。在DX-200型中波发射机中，一些故障由于故障指示瞬间消失或者故障指示不能覆盖到给维护人员判断故障位置、缩短处理故障的时间带来了负担。以调制编码板的电源故障指示电路为载体，本文用D触发器设计出一种稳定可靠的故障点记忆电路，在实际运行中把故障现场保持记忆，留给维护人员，大大提高了故障处理效率。

【关键词】D触发器；B+/B-故障；故障记忆 数据保持

0　引言

故障指示是利用发生故障时监测点变化的电平（如低电平变为高电平等）加给特定感观指示的元器件（如发光二极管、蜂鸣器等），产生与未发生故障的指示不同的现象，来给维护人员提供解决故障的参考。准确的故障指示能降低判断故障的难度，缩短处理故障的时间，具有重要的作用。

DX-200型200Kw中波发射机共有七块调制编码板，每块调制编码板都需要完成许多工作。功能多、数量多必然故障多，一些故障发生后，故障指示伴随着自动保护关机而消失，不能给维护人员判断故障带来便利，形同虚设。如何设计记忆故障电路是本文需要解决的主要问题。

1　调制编码板的故障指示缺点

调制编码板是DX-200发射机的关键部件之一，共有七块，它的功能很多，主要有：

a.把来自A/D转换板的12比特数字音频信号转换成开/关信号，去控制220块大台阶和4个二进制射频功率模块;

b.模块/电缆连锁电路、可编程射频放大电路;

c.保险故障检测电路;

d.风量/温度监测电路;

e.自身电源监测电路等。

由于调制编码板的数量较多，所以故障率就相对较高。当出现故障时，有些故障指示能够保持，因此容易准确定位，如：电缆连锁故障。但有些故障，虽当时有指示灯显示，但却一闪而过，没有记忆功能，发射机关机后，故障指示也随即消失，如：风量/温度监测电路和自身电源监测电路。另外还有些指示覆盖不到故障。这给我们确定故障点和故障快速处理增加了很大的难度，大大制约了处理故障的效率。

2　故障记忆电路的设计

为了解决这一难题，根据日常维护经验，机房决定设计一种故障记忆电路。当故障出现时能把故障指示记忆下来，直到维护人员进行人工清除故障指示，确定是哪一块调制编码板的哪个部位出现问题，对故障的快速处理提供依据。

设计电路及原理分析：

电路采用D触发器为核心元件，D触发器又称为延时触发器或数据锁存器，具有在时钟边沿触发的特性，所以也叫边沿触发器。因为它具有很强的抗干扰能力，而且电路工作可靠、速度快等优点，在数字系统中应用十分广泛。它可以组成锁存器、寄存器和计数器等。

（1）D触发器工作原理

D触发器是同步RS触发器的基础上增加个非门构成的，它的内部逻辑结构和图形符号如图1所示。

图1　D触发器的内部基本逻辑结构和图形符号

图1中G1、G2组成基本RS触发器，G3、G4为同步控制门，在CP=1期间改变D端信号 ，可使触发器置“0”或“1”

1）CP高电平有效，只有CP=1时G3、G4工作，使触发器触发。

2）CP=1、D=1时，基本RS触发器置“1”，这是Q=1

3）CP=1、D=0时，基本RS触发器置“0”，这时Q=0

4）CP=0时G3、G4均不工作，并且G3、G4输出都为高电平，基本RS触发器保持原状态。

图中D端经过一个反相器，这个反相器的作用是：使G3和G4的输入始终相反，有效地避免了同步RS触发器的出现不定状态。真值表如表1所示：

表1　D触发器的真值表

可见D触发器的逻辑功能是：在CP=1时不工作；在CP=1时，触发器的输出Q端与输入D端有相同的状态，即D触发器的特征方程Qn+1=D。这为我们设计所需的记忆电路提供了很大的便利。

（2）所选元器件及功能特性

设计记忆电路来实现此功能，考虑要成本低，便于后期推广。用一只D触发器的集成电路和几只普通的电阻电容即可组装完成。集成电路可选择5474/7474系列的D触发器电路，选择范围广并且价格便宜。下面对5474/7474系列集成电路进行一下简单介绍：

5474/7474系列集成电路是一种带预置和清零端的TTL集成电路，它内部包含有两个D触发器，逻辑图如图2所示。

图2　474/7474系列集成电路逻辑图

它靠时钟脉冲的正边沿来触发，使输出端发生高低电平的变化。表2是5474/7474系列集成电路引脚符号及功能。

表2　5474/7474系列集成电路各引脚功能

需要注意的是5474/7474系列集成电路极限电压值：电源电压值为：7VDC，输入电压值为：5.5—7VDC。

表3给出5474/7474系列集成电路真值表。

表3　5474/7474系列集成电路真值表

（3）记忆电路

由5474/7474系列集成电路的真值表，当发生故障时，故障指示电平跳变，产生上升沿，将高电平送至输出，数码管指示灯亮。据此我们可以设计一个故障记忆电路，电路图如图3所示。

图3　故障记忆电路图

电路功能简述：左边悬空的线接故障监测电平，引脚2的D端输入端接高电平，直接置位端PR接高电平，复位端CLR也接高电平。开关K1按下时复位端变低电平，进行复位。假设发生故障，引脚3就会电平跳变，产生上升沿（或加一反相器产生上升沿），将引脚2处的高电平送给引脚5，指示灯LED1亮。除此之外不管引脚3跳变低电平还是保持高电平或低电平，引脚5一直为高电平。只有当按下故障清零信号K1，线1才会变为低电平，LED1熄灭。本电路图经过multisim软件仿真已经实现功能，图中电阻R2和电容C1组成开机清零电路，能够完成开机自动清零，不会使LED1在开机来电时点亮。

3　记忆电路在调制编码板上的应用

调制编码板的电源故障是比较常见而又不能保存指示现象的故障，下面我们将设计的故障记忆电路应用在调制编码板电源故障的指示。

结合图3，当某一块调制编码板出现电源故障（B+/B-故障），电源故障传感器发出故障信号，使调制编码板上的电压比较器U37输出低电平L。该电平分为两路，一路由Q5产生关机信号L，输送到控制板，使发射机关机。另一路经U49-B反相后输出一高电平H，发光二极管DS9亮。如果发射机关断，U49-B反相后输出一低电平L，DS9熄灭，这样就没有电源故障指示。现在我们把记忆保持电路加在A点，当发生故障U49-B反相后输出一高电平H，这个信号当作记忆电路的D触发器的时钟信号，加到CLK端。上升沿可触发触发器，因D端接高电平，所以记忆电路输出端也变为高电平H，Q端输出+5V电压加到发光二极管LED1上，从而把发光二极管点亮。由于D触发器的特性，只有在CLK端为上升沿时才能触发，所以发射机断高压后，Q端将一直保持高电平，发光二极管不会熄灭。只有人工按下清零按钮才可清零，发光二极管熄灭。

图4　调制编码板电源故障指示电路

由上述分析可见，原机没有故障记忆电路，关机后指示灯熄灭，不易被维护人员发现，而要从7块调制编码板找出是具体是哪一块出现问题很不容易，尤其在故障不稳定的情况下，就更难判断了。这样很容易延长处理故障时间，造成较长时间的停播。而加装了故障记忆电路就能迅速发现故障点，第一时间发现，最短时间处理，最快恢复播音。

4　结论

本文设计的基于D触发器的调制编码板电源故障记忆电路，实现了调制编码板不能记忆现象的电源故障指示，为快速处理发射机故障提供了保障。另外，只要本机能够提供合适的电平，本记忆电路也可推广至其它发射机的其它故障指示位置。