音頻脈寬調制器電路的關鍵點量變與故障處理

李 霞 王立志 熊小江

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局八五四臺）

音頻脈寬調制器電路的關鍵點量變與故障處理

李 霞 王立志 熊小江

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局八五四臺）

本文提出應用關鍵點量變方法檢修電路故障，以PDM、TS-10C型中波發(fā)射機的音頻脈寬調制推動器實際故障為例，提出音頻脈寬調制器電路的關鍵測量點；根據(jù)各關鍵點工作的具體情況，選擇恰當?shù)募夹g測量手段（如示波、分貝表（db）、電阻和電壓等），經(jīng)過測量，獲得關鍵點測量參數(shù)，再與正常工作參數(shù)進行比較；根據(jù)應用量的變化，有效迅速地判定出故障點，并快速處理故障。

關鍵點；電子測量；故障判定；故障處理

1　音頻調制推動器信號流程

音頻調制推動器信號流程見圖1、圖2。把調制推動器化簡成四部分：音頻通路，三角波形成電路，音頻調寬脈沖形輸出成電路，以及可變電阻電路。然后分析提煉出各個部分關鍵測量點、分析如下。

音頻信號流程簡介：將雙音頻變換成單音頻，然后經(jīng)手動、自動增益控制，再放大后獲得音頻+直流，送至高速比較器。音頻信號通路測量方法：選擇分貝表（dB）測量，觀察表針（dB）擺動幅度的量變，與正常工作參數(shù)進行定量比對分析，確定故障點，并處理。音頻通路關鍵測量點提煉如表1所示。

表1　音頻通路關鍵測量點提煉

N1完成雙音頻變換單音頻，3、5兩腳為雙音頻輸入，14腳為單音頻輸出；測量3、5兩腳音頻分貝dB表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明前級電路工作正常，反之；測量14腳音頻db表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明雙、單音頻變換前級電路正常。

R143中芯抽頭為手動增益控制調整輸出端，其測量點dB表針擺幅數(shù)據(jù)可調，選擇適當音頻幅度饋至自動增益控制電路，確保發(fā)射機甲級指標。其測量點dB表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明前級電路正常。自動增益控制，由N7B、N8、N5B和N14完成，保證穩(wěn)定音頻信號幅度送到脈寬形成電路。

N8為模擬乘法器，9腳音頻dB表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明前級電路正常；8腳為直流電壓（正常為5.6 V），9腳音頻電壓與8腳直流電壓之乘積，即為自動增益。自動增益控電路工作分析：當環(huán)路增益過高時，N5B、7腳電平高于比較器門限電平時，N14翻轉，一路使VD26音頻超限紅燈報警，另一路使N7B翻轉7腳為高電平，VD23、VD19導通，N8、8腳（5.6 V）電壓降低，使環(huán)路增益下降，確保音頻輸出幅度穩(wěn)定。

N5B為音頻放大器，6腳音頻輸入db表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明前級電路正常，5腳為直流電壓，（正常為6.7 V）并可調整控制載波功率，7腳輸出為音頻＋直流，經(jīng)R115與可變阻抗（V5的Rec極電阻）分壓，送到脈寬形成電路、高速比較器N11的5腳，若該db表針擺幅數(shù)據(jù)正常，說明前級音頻通路工作正常。

72 kHz三角波形成電路工作簡介：由振蕩器產(chǎn)生72 kHz的方波信號，然后送到積分電路，輸出三角波＋直流，再送到高速比較器。測量方法選擇示波、關鍵測量點提出如表2所示。

表2　測量方法選擇示波、關鍵測量點

D9為程控計時器接成RC振蕩電路，13腳輸出的方波正常，說明振蕩器工作正常。

N5A的2腳輸入為方波；3腳為直流電壓（正常6 V、9 V）可調；1腳為積分電路輸出，信號是三角波＋直流，送到高速比較器N11的4腳，若該波形正常，說明三角波形成電路正常。

音頻調寬脈沖輸出電路工作簡介：高速比較器將音頻＋直流與三角波+直流進行比較，產(chǎn)生一個音頻調寬脈沖串，經(jīng)放大后由繼電器控制輸出。測量方法示波和電壓，關鍵測量點提出如表3所示。

表3　測量方法示波和電壓，關鍵測量點

N11為高速比較器，12腳輸出為音頻調寬脈沖，波形正常說明前級電路正常。

TP3測量點，是音頻調寬脈沖平衡推動輸出，調寬脈沖波形正常，說明放大前級電路正常。

TP4測量點波形輸出正常，說明調制推動小盒繼電器輸出電路工作正常。

直流電壓關鍵測量點及可變電阻關鍵測量點如表4所示。

表4　直流電壓關鍵測量點及可變電阻關鍵測量點

V1場效應管工作于開關狀態(tài)，其G極-15 V，只有在高頻正峰過高時，高頻采樣電平高于部分階梯基準電平時，階梯比較器N3、N4部分比較器翻轉，N2翻轉，V1、G極獲高電平導通，短路音頻信號，保護功放模塊；同時，VD26高電平導通、高頻過流紅燈報警。高頻正峰過后，電路恢復。

V2、G極電壓-7.5 V，在-15 V電源故障時，G極電壓0 V，V2導通短路音頻信號，實現(xiàn)負壓失缺保護。

可變阻抗關鍵測量點：以N10的3腳為關鍵點的說明，①自動功率調整電路工作分析：當-140 V的變化經(jīng)過采樣使V10e電壓隨之變化，達到-0.6 V時V10導通工作，V10c正電位隨之變化；在V11be電壓由0.4 V升高到0.6 V時，V11導通工作，V11e電位隨之變化；N10的3腳電壓跟隨變化實現(xiàn)功率自動調整；該點看上去是一個動態(tài)點，因為采用380 V穩(wěn)壓供電，只要高壓電源電路正常，就可視為穩(wěn)定點（若-140 V波動較大、可斷開自動功率調整電路，檢修其他控制電路）。②在-140 V正常，測量N10、3腳電壓8.2 V正常，說明低功率控制電路、封鎖、調試功率、逐級降功率控制電路都不工作；若測量8.2 V電壓降低，說明上述電路有開通工作情況，應根據(jù)故障現(xiàn)象和發(fā)射機指示狀態(tài)，有針對性地測量。③晶體管V8～V9，二極管VD10～VD13都工作于開關狀態(tài)，正常時斷開，起控時導通。④測量晶體管的Vbe=0.6 V，二極管VD10～VD13管壓降有0.6 V，則對應電路起控工作；使N10的3腳電壓下降，對應V5基極電壓升高，V5進一步導通、Rec電阻變小，分流加大，減少高速比較器音頻+直流的輸入量，造成功率下降。

音頻放大器N5B的5腳為關鍵測量點，其直流電壓由電位器R153調整提供，該電壓決定載波脈寬（即調整載波功率），測量該電壓6.7 V正常，說明放大器直流偏直正常。

TP3關鍵測量點，為V6、V7乙類推挽功放輸出點，正常電壓是電源一半；TP3=7.5 V，說明推挽輸出電路工作正常；TP4輸出調寬脈沖Vpp15V正常，說明調制推動器小盒工作正常。

2　實際故障案例處理分析

2.1工作案例一

故障發(fā)生：工齡十多年的發(fā)射機，在半年檢修維護、吹、掃、擦和清洗完成后，試開機正常，進行指標測試。

故障現(xiàn)象：發(fā)射機信噪比S/N=-42dB，失真d=2.65%，頻響 B=-0.85dB，非甲級指標要求。測量備機指標甲級正常，說明測試儀器正常。

故障分析：根據(jù)信噪比S/N=-42.實測結果，分析為音頻信號通路異常。引起信噪比下降原因：一是雙變單音頻電路故障，造成音頻幅度變小，并有噪聲引入；二是手動、自動增益電路工作異常；三是音頻放大器故障；四是音頻通路上有器件不良等。

故障驗證：在發(fā)射機音頻輸入端送入音頻信號，查看發(fā)射機音頻輸入dB指示有-20～0 dB擺動，在對照音頻信號流程圖（見圖1）。用分貝測量法依次測量關鍵點db數(shù)據(jù)，測量N1的3、5腳在-20～-10 dB，說明信號輸入正常；測量14腳輸出在-20～-5 dB，說明雙單音頻變換正常；測量R143中芯抽頭輸出dB表針擺幅-20～-18 dB很小，測量R143入端-20～-5 dB,說明電位器對音頻分流很大；試調整R143電位器，db數(shù)據(jù)可達-20～-5 dB，但調整時dB變化存在突變、不能平滑升降、很難找到一個穩(wěn)定點，說明電位器有接觸不良現(xiàn)象。分析故障誘發(fā)于維護過程，引發(fā)R143手動增益電位器接觸不良（年久老化），造成音頻信號輸出幅度過小，并產(chǎn)生接觸噪聲，經(jīng)放大噪聲更強，所以指標下降。

故障處理：更換R143電位器，調整中芯抽頭音頻dB數(shù)據(jù)在-20～-10間擺動。重測發(fā)射機指標：信噪比S/ N=-63.46db，失真d=1.85%，頻響 B=-0.25dB，達甲級指標水平。

2.2工作案例二

故障現(xiàn)象：1 kW發(fā)射機輸出功率800 W左右，無異常指示。

故障分析；輸出功率下降的原因，在-140 V正常時，對調制推動器而言，一是可變電阻控制電路V5的Rec阻抗變小，測量關鍵點N10的3腳直流電壓8.2 V正常，說明可變電阻電路不工作，與功率降低無關，其與發(fā)射機無異常指示呼應；二是影響發(fā)射機輸出功率低的電路還有音頻放大器，放大器輸出直流電平＋音頻。如果放大器直流電壓偏置偏高或偏低都影響輸出功率。根據(jù)測量關鍵點數(shù)據(jù)能快速找到故障點。

故障處理：檢查音頻放大器，測量關鍵點N5B的5腳直流電壓，為6.0 V左右，與關鍵點正常參數(shù)6.7 V有所降低，試著調整R153可變電阻，3腳電壓能調到7 V以上、功率達1.2 kW，但是很難穩(wěn)定在6.7 V點，說明電位器年久老化。更換新R153電位器，調整3腳電壓在6.7V，開啟發(fā)射機輸出功率為達到1 kW，調制電流為7.6 A，故障排除發(fā)射機正常。

2.3工作案例三

故障現(xiàn)象：發(fā)射機調制推動紅燈，發(fā)射機被封鎖。

故障分析：根據(jù)故障現(xiàn)象分析音頻調寬脈沖，在平衡推動V6、V7電路上發(fā)生故障，使N12翻轉、D13翻轉，VD27紅燈報警、繼電器K1斷開無輸出，說明平衡推動之后電路紅燈報警電路正常，K1斷開、封鎖、禁止電路工作正常。

圖1　音頻、三角波、音頻調寬脈沖電路

圖2　受控可變電阻V5 晶體管，Rec可變電阻原理

故障驗證：測量-140 V正常。檢查：封鎖、禁止電路工作情況。測量關鍵點N10的3腳電壓0.6 V低電平（正常時為8.2 V），測量開關管V8的Vbe=0.6 V，導通，測量VD11管壓降0.6 V導通，低電平加到N10A的3腳，說明封鎖、禁止電路工作；封鎖保護電路工作引起N10A的3腳低電平，造成V5基極電位升高，V5飽和導通使可變阻抗Rec電阻大大減小，分流猛增；高速比較器N11的5腳輸入音頻+直流幅度很小，4腳輸入三角＋直流正常，12腳輸出一個周期為0.2μs等寬窄脈沖竄（正常無音頻時輸出脈寬周期是13.9μs）。

故障處理：測量關鍵點平衡推動輸出端、TP3直流電壓0 V（正常7.5 V），測量V6、V7、b極電壓0v（正常7.5 V），測量V6、c極電壓0 V（正常15 V），測量R121電源端15 V正常；測量時發(fā)現(xiàn)R121燒黑，測量電阻R121以斷路；分析燒損R121功率電阻，說明電路有短路現(xiàn)象；在線路上比較測量V6、V7極間電阻，發(fā)現(xiàn)V6三極間電阻都是0 Ω，焊下管子測量，以擊穿；因為V6短路擊穿，造成R121燒損。檢修換上R121（1.5 Ω）和兩只新晶體對管，在線路比較測量晶體管極之間電阻無短路，試開機測量TP3、7.5 V正常，示波器測量TP4調寬脈沖波形，Vpp15 V正常，調制推動器綠燈正常，故障排除，開啟發(fā)射機正常。

2.4工作案例四

故障現(xiàn)象：發(fā)射機載波輸出功率1 kW正常，而面板所有指示燈都正常，就是沒有調制信號輸出。

故障分析：功率正常無異常指示說明調制功放正常；有載波輸出功率，說明音頻放大器關鍵測量點N5B的5腳直流供電6.7 V正常；無音頻調制脈寬信號輸出，說明音頻+直流信號沒有加到關鍵測量點，高速比較器N11的5腳；分析為音頻在信號通路上可能出現(xiàn)的問題是：①音頻通路故障使音頻信號中斷；②保護電路工作使音頻信號入地。檢查音頻信號通路的關鍵點，能快速追查出音頻信號丟失情況。

故障處理：開啟發(fā)射機觀察db表有-20～0 dB擺動，測量關鍵點N1的3、5腳雙音頻輸入，dB數(shù)據(jù)有-20～-10 dB擺動，說明音頻信號加到，測量14腳單音頻輸出，dB數(shù)據(jù)無擺動，說明音頻信號在雙變單時丟失。V1、為高頻過流電路，因無調制信號，可以不作關鍵點；測量關鍵點V2的G極電壓為0 V，說明V2導通短路音頻信號，-15 V電源缺失保護電路工作；追查-15 V電壓為0 V，測量穩(wěn)壓塊7915輸入端子的-18 V供電正常，說明穩(wěn)壓塊燒壞，更換新塊，試開機測量V2、G極-15 V正常，測量N1、14調腳有-20～-5 dB，發(fā)射機制信號輸出信號正常，發(fā)射機正常。

[1]蔣煥文.電子測量[M].北京:中國計量出版社,1988.

[2]陳曉衛(wèi).全固態(tài)中波廣播發(fā)射機使用與維護[M].北京:中國廣播電視出版社,2002.