一種基于D觸發(fā)器的調(diào)制編碼板故障記憶電路設(shè)計

國家廣播電影電視總局491臺 葉 沉

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一種基于D觸發(fā)器的調(diào)制編碼板故障記憶電路設(shè)計

國家廣播電影電視總局491臺 葉 沉

【摘要】對于廣播發(fā)射機的日常維護工作，準確的判斷發(fā)射機的故障點是快速處理發(fā)射機故障的先決條件。在DX-200型中波發(fā)射機中，一些故障由于故障指示瞬間消失或者故障指示不能覆蓋到給維護人員判斷故障位置、縮短處理故障的時間帶來了負擔。以調(diào)制編碼板的電源故障指示電路為載體，本文用D觸發(fā)器設(shè)計出一種穩(wěn)定可靠的故障點記憶電路，在實際運行中把故障現(xiàn)場保持記憶，留給維護人員，大大提高了故障處理效率。

【關(guān)鍵詞】D觸發(fā)器；B+/B-故障；故障記憶 數(shù)據(jù)保持

0　引言

故障指示是利用發(fā)生故障時監(jiān)測點變化的電平（如低電平變?yōu)楦唠娖降龋┘咏o特定感觀指示的元器件（如發(fā)光二極管、蜂鳴器等），產(chǎn)生與未發(fā)生故障的指示不同的現(xiàn)象，來給維護人員提供解決故障的參考。準確的故障指示能降低判斷故障的難度，縮短處理故障的時間，具有重要的作用。

DX-200型200Kw中波發(fā)射機共有七塊調(diào)制編碼板，每塊調(diào)制編碼板都需要完成許多工作。功能多、數(shù)量多必然故障多，一些故障發(fā)生后，故障指示伴隨著自動保護關(guān)機而消失，不能給維護人員判斷故障帶來便利，形同虛設(shè)。如何設(shè)計記憶故障電路是本文需要解決的主要問題。

1　調(diào)制編碼板的故障指示缺點

調(diào)制編碼板是DX-200發(fā)射機的關(guān)鍵部件之一，共有七塊，它的功能很多，主要有：

a.把來自A/D轉(zhuǎn)換板的12比特數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成開/關(guān)信號，去控制220塊大臺階和4個二進制射頻功率模塊;

b.模塊/電纜連鎖電路、可編程射頻放大電路;

c.保險故障檢測電路;

d.風量/溫度監(jiān)測電路;

e.自身電源監(jiān)測電路等。

由于調(diào)制編碼板的數(shù)量較多，所以故障率就相對較高。當出現(xiàn)故障時，有些故障指示能夠保持，因此容易準確定位，如：電纜連鎖故障。但有些故障，雖當時有指示燈顯示，但卻一閃而過，沒有記憶功能，發(fā)射機關(guān)機后，故障指示也隨即消失，如：風量/溫度監(jiān)測電路和自身電源監(jiān)測電路。另外還有些指示覆蓋不到故障。這給我們確定故障點和故障快速處理增加了很大的難度，大大制約了處理故障的效率。

2　故障記憶電路的設(shè)計

為了解決這一難題，根據(jù)日常維護經(jīng)驗，機房決定設(shè)計一種故障記憶電路。當故障出現(xiàn)時能把故障指示記憶下來，直到維護人員進行人工清除故障指示，確定是哪一塊調(diào)制編碼板的哪個部位出現(xiàn)問題，對故障的快速處理提供依據(jù)。

設(shè)計電路及原理分析：

電路采用D觸發(fā)器為核心元件，D觸發(fā)器又稱為延時觸發(fā)器或數(shù)據(jù)鎖存器，具有在時鐘邊沿觸發(fā)的特性，所以也叫邊沿觸發(fā)器。因為它具有很強的抗干擾能力，而且電路工作可靠、速度快等優(yōu)點，在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。它可以組成鎖存器、寄存器和計數(shù)器等。

（1）D觸發(fā)器工作原理

D觸發(fā)器是同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加個非門構(gòu)成的，它的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖1所示。

圖1　D觸發(fā)器的內(nèi)部基本邏輯結(jié)構(gòu)和圖形符號

圖1中G1、G2組成基本RS觸發(fā)器，G3、G4為同步控制門，在CP=1期間改變D端信號 ，可使觸發(fā)器置“0”或“1”

1）CP高電平有效，只有CP=1時G3、G4工作，使觸發(fā)器觸發(fā)。

2）CP=1、D=1時，基本RS觸發(fā)器置“1”，這是Q=1

3）CP=1、D=0時，基本RS觸發(fā)器置“0”，這時Q=0

4）CP=0時G3、G4均不工作，并且G3、G4輸出都為高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)。

圖中D端經(jīng)過一個反相器，這個反相器的作用是：使G3和G4的輸入始終相反，有效地避免了同步RS觸發(fā)器的出現(xiàn)不定狀態(tài)。真值表如表1所示：

表1　D觸發(fā)器的真值表

可見D觸發(fā)器的邏輯功能是：在CP=1時不工作；在CP=1時，觸發(fā)器的輸出Q端與輸入D端有相同的狀態(tài)，即D觸發(fā)器的特征方程Qn+1=D。這為我們設(shè)計所需的記憶電路提供了很大的便利。

（2）所選元器件及功能特性

設(shè)計記憶電路來實現(xiàn)此功能，考慮要成本低，便于后期推廣。用一只D觸發(fā)器的集成電路和幾只普通的電阻電容即可組裝完成。集成電路可選擇5474/7474系列的D觸發(fā)器電路，選擇范圍廣并且價格便宜。下面對5474/7474系列集成電路進行一下簡單介紹：

5474/7474系列集成電路是一種帶預(yù)置和清零端的TTL集成電路，它內(nèi)部包含有兩個D觸發(fā)器，邏輯圖如圖2所示。

圖2　474/7474系列集成電路邏輯圖

它靠時鐘脈沖的正邊沿來觸發(fā)，使輸出端發(fā)生高低電平的變化。表2是5474/7474系列集成電路引腳符號及功能。

表2　5474/7474系列集成電路各引腳功能

需要注意的是5474/7474系列集成電路極限電壓值：電源電壓值為：7VDC，輸入電壓值為：5.5—7VDC。

表3給出5474/7474系列集成電路真值表。

表3　5474/7474系列集成電路真值表

（3）記憶電路

由5474/7474系列集成電路的真值表，當發(fā)生故障時，故障指示電平跳變，產(chǎn)生上升沿，將高電平送至輸出，數(shù)碼管指示燈亮。據(jù)此我們可以設(shè)計一個故障記憶電路，電路圖如圖3所示。

圖3　故障記憶電路圖

電路功能簡述：左邊懸空的線接故障監(jiān)測電平，引腳2的D端輸入端接高電平，直接置位端PR接高電平，復(fù)位端CLR也接高電平。開關(guān)K1按下時復(fù)位端變低電平，進行復(fù)位。假設(shè)發(fā)生故障，引腳3就會電平跳變，產(chǎn)生上升沿（或加一反相器產(chǎn)生上升沿），將引腳2處的高電平送給引腳5，指示燈LED1亮。除此之外不管引腳3跳變低電平還是保持高電平或低電平，引腳5一直為高電平。只有當按下故障清零信號K1，線1才會變?yōu)榈碗娖剑琇ED1熄滅。本電路圖經(jīng)過multisim軟件仿真已經(jīng)實現(xiàn)功能，圖中電阻R2和電容C1組成開機清零電路，能夠完成開機自動清零，不會使LED1在開機來電時點亮。

3　記憶電路在調(diào)制編碼板上的應(yīng)用

調(diào)制編碼板的電源故障是比較常見而又不能保存指示現(xiàn)象的故障，下面我們將設(shè)計的故障記憶電路應(yīng)用在調(diào)制編碼板電源故障的指示。

結(jié)合圖3，當某一塊調(diào)制編碼板出現(xiàn)電源故障（B+/B-故障），電源故障傳感器發(fā)出故障信號，使調(diào)制編碼板上的電壓比較器U37輸出低電平L。該電平分為兩路，一路由Q5產(chǎn)生關(guān)機信號L，輸送到控制板，使發(fā)射機關(guān)機。另一路經(jīng)U49-B反相后輸出一高電平H，發(fā)光二極管DS9亮。如果發(fā)射機關(guān)斷，U49-B反相后輸出一低電平L，DS9熄滅，這樣就沒有電源故障指示。現(xiàn)在我們把記憶保持電路加在A點，當發(fā)生故障U49-B反相后輸出一高電平H，這個信號當作記憶電路的D觸發(fā)器的時鐘信號，加到CLK端。上升沿可觸發(fā)觸發(fā)器，因D端接高電平，所以記憶電路輸出端也變?yōu)楦唠娖紿，Q端輸出+5V電壓加到發(fā)光二極管LED1上，從而把發(fā)光二極管點亮。由于D觸發(fā)器的特性，只有在CLK端為上升沿時才能觸發(fā)，所以發(fā)射機斷高壓后，Q端將一直保持高電平，發(fā)光二極管不會熄滅。只有人工按下清零按鈕才可清零，發(fā)光二極管熄滅。

圖4　調(diào)制編碼板電源故障指示電路

由上述分析可見，原機沒有故障記憶電路，關(guān)機后指示燈熄滅，不易被維護人員發(fā)現(xiàn)，而要從7塊調(diào)制編碼板找出是具體是哪一塊出現(xiàn)問題很不容易，尤其在故障不穩(wěn)定的情況下，就更難判斷了。這樣很容易延長處理故障時間，造成較長時間的停播。而加裝了故障記憶電路就能迅速發(fā)現(xiàn)故障點，第一時間發(fā)現(xiàn)，最短時間處理，最快恢復(fù)播音。

4　結(jié)論

本文設(shè)計的基于D觸發(fā)器的調(diào)制編碼板電源故障記憶電路，實現(xiàn)了調(diào)制編碼板不能記憶現(xiàn)象的電源故障指示，為快速處理發(fā)射機故障提供了保障。另外，只要本機能夠提供合適的電平，本記憶電路也可推廣至其它發(fā)射機的其它故障指示位置。