AM103S-Ⅱ型中波發(fā)射機(jī)A/D轉(zhuǎn)換電路原理剖析

陳安國

摘要：AM10₃S-Ⅱ型DAM中波發(fā)射機(jī)是在哈里斯DAM中波發(fā)射機(jī)基礎(chǔ)上的改進(jìn)型產(chǎn)品，發(fā)射機(jī)采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有工作效率高、保護(hù)功能完善、工作性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）電路為數(shù)字音頻處理部分核心電路，其作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，為數(shù)字調(diào)制電路提供數(shù)字調(diào)制信號(hào)。文章對(duì)AM10₃S-Ⅱ型DAM中波發(fā)射機(jī)A/D轉(zhuǎn)換電路組成、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)論述，為技術(shù)維護(hù)人員的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐工作提供參考。

關(guān)鍵詞：10 kW DAM中波發(fā)射機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換電路；電路組成；工作原理

中圖分類號(hào)：TN838文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0引言A/D轉(zhuǎn)換板的作用是將模擬輸入板送來的“音頻+直流”信號(hào)轉(zhuǎn)換成12 Bit的數(shù)字音頻信號(hào)，再經(jīng)調(diào)制編碼板將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成48個(gè)功放單元所需的開關(guān)信號(hào)，完成數(shù)字信號(hào)對(duì)射頻信號(hào)的調(diào)制。維修實(shí)踐表明，A/D轉(zhuǎn)換板出現(xiàn)的故障并不多見，但是，由于電路組成復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障就是比較棘手的問題，因此，熟悉A/D轉(zhuǎn)換板電路組成和工作原理，是做好技術(shù)維護(hù)工作的基本要求。

1A/D轉(zhuǎn)換板電路組成與工作原理1.1電路組成AM10₃S-Ⅱ型DAM中波發(fā)射機(jī)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)安裝在一塊功能板上，功能板代號(hào)為A34，主要電路包括采樣脈沖產(chǎn)生電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路、大臺(tái)階同步信號(hào)產(chǎn)生電路和電源電路。A/D轉(zhuǎn)換板電路流程如圖1所示［1］。

1.2工作原理概述音頻+直流（A+DC）信號(hào)被送到A/D轉(zhuǎn)換板，轉(zhuǎn)換成12 Bit的數(shù)字音頻信號(hào)，轉(zhuǎn)換速率為1.2～2.5μs。A/D轉(zhuǎn)換所需的同步信號(hào)來自本機(jī)射頻同步信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)通過鎖存器鎖存，再由緩沖器送到調(diào)制編碼板，調(diào)制編碼板輸出功放部分所需的開關(guān)信號(hào)，完成發(fā)射機(jī)的數(shù)字調(diào)制。

2A/D轉(zhuǎn)換板電路分析A/D轉(zhuǎn)換板電路分析請(qǐng)參看隨機(jī)圖紙（圖紙代號(hào)：PF2.868.10001DL）

2.1采樣脈沖產(chǎn)生電路分析采樣脈沖產(chǎn)生電路包括信號(hào)合成、相位調(diào)整、電平轉(zhuǎn)換、分頻及波形轉(zhuǎn)換電路。該電路由信號(hào)合成電路、相位調(diào)整電路、電平轉(zhuǎn)換電路、分頻電路及波形變換電路5部分組成。

2.1.1信號(hào)合成電路信號(hào)合成電路由相移網(wǎng)絡(luò)、相位補(bǔ)償及矢量合成電路組成。兩路射頻取樣信號(hào)分別是射頻分配板（A15）送來的激勵(lì)信號(hào)和功率合成器送來的射頻信號(hào)。R84，R85，R86，R87，L7，L8，C110組成移相網(wǎng)絡(luò)，移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)整兩個(gè)取樣信號(hào)之間的相位差，特別是在中波頻帶的低端需要進(jìn)行相位調(diào)整。跳線插頭XT11可以斷開合成器取樣信號(hào)。這時(shí)可僅用射頻分配板（A15）的取樣信號(hào)作為采樣脈沖信號(hào)源。

2.1.2相位調(diào)整電路矢量合成后的射頻信號(hào)送到變壓器T1的初級(jí)，T1的負(fù)載由電阻R18，LC和S1組成，通過調(diào)整S1，可對(duì)不同頻點(diǎn)進(jìn)行相位補(bǔ)償。

采樣脈沖作為A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)，取自射頻激勵(lì)器，一個(gè)脈沖啟動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)換周期，去啟動(dòng)每一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期。A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)送到調(diào)制編碼板，再由調(diào)制編碼板給功放提供開關(guān)信號(hào)。為了避免功放開關(guān)時(shí)出現(xiàn)高頻電流沖擊，選擇激勵(lì)信號(hào)正負(fù)峰交叉過零來開/關(guān)功放，所以，對(duì)采樣脈沖在相位上有嚴(yán)格的要求。

2.1.3電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路由VD14，VD15及N12C組成，其作用是將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成TIL信號(hào)。VD14，VD15把正弦信號(hào)幅度限制在-0.7 V～+5.7 V，當(dāng)N12C輸入-0.7 V時(shí)，N12C-6輸出高電平；當(dāng)N12C輸入為+5.7 V時(shí)，N12C-6輸出低電平。

2.1.4分頻電路分頻電路由N29，N12D及N12E組成。N29為可預(yù)置四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，7腳和10腳分別是使能P端和使能T端，負(fù)載端為9腳。當(dāng)2腳有計(jì)數(shù)脈沖輸入時(shí)，ＱA輸出為二分頻信號(hào)，ＱB輸出為三分頻信號(hào)。輸出采樣脈沖的頻率由跳接線XT10選擇。分頻電路的輸出信號(hào)分兩路：一路作為時(shí)鐘信號(hào)，送到A/D轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)電路；另一路送到波形變換電路。

2.1.5波形變換電路波形變換電路由V9，N17A及N17B組成，其作用是將占空比為0.5的方波轉(zhuǎn)換成20～50 mμs的采樣脈沖。R78，R79及C106為微分電路，用于將方波轉(zhuǎn)變成窄脈沖。V9基極偏值電壓由電阻R78，R79提供。N17A，B在這里具有緩沖、整形作用。

2.2A/D轉(zhuǎn)換電路2.2.1模擬輸入電路模擬輸入電路由N28及限幅電路組成。N28為線性運(yùn)算電路，輸入兩路信號(hào)，分別是模擬輸入板來的（音頻+直流）信號(hào)和大臺(tái)階來的包絡(luò)信號(hào)，N28完成兩路信號(hào)的疊加，增益為0.5，疊加后的信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器。

2.2.2A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換電路由N1，N3，N4及K1，K3組成，如圖2所示。集成電路N1數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換周為800 mμs，工作電壓為5 V，采樣脈沖為20～50 mμs。輸入電壓為0 V和5 V時(shí)輸出分別為“000000000000”和“111111111111”，輸出數(shù)字量大小可通過R7調(diào)整。N1的23腳和17腳分別輸入模擬信號(hào)和采樣信號(hào)，N1的2腳和13腳為輸出端，2腳輸出最低有效位，13腳輸出最高有效位。16腳是一個(gè)負(fù)脈沖（DAV），當(dāng)16腳有DAV信號(hào)時(shí)，表明一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束［2］。

N3，N4是具有時(shí)鐘和復(fù)位功能的8D觸發(fā)器，在電路中作為數(shù)據(jù)鎖存器，其作用是保存A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)。N3，N4的時(shí)鐘信號(hào)來自線性延時(shí)器，延時(shí)時(shí)間為60 ns。DAV負(fù)脈沖觸發(fā)N3，N4，將N1數(shù)據(jù)寫入鎖存器，DAV負(fù)脈沖觸發(fā)N3，N4的同時(shí)，N3，N4相應(yīng)的輸出端向調(diào)制編碼電路輸出一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期的數(shù)字信息。

2.3A/D轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路N13A，N14A，N14B組成A/D轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路。3個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路分別用于A/D轉(zhuǎn)換監(jiān)視、采樣脈沖監(jiān)視和檢測(cè)處理。N12F，N12A為供電復(fù)位電路，電源接通時(shí)為3個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器復(fù)位。當(dāng)N14B有轉(zhuǎn)換故障被檢出，將輸出一個(gè)“轉(zhuǎn)換故障低電平”，發(fā)射機(jī)清除N3，N4中的數(shù)據(jù)，并在發(fā)射機(jī)前面板上出故障指示。A/D轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路如圖3所示。

2.3.1A/D轉(zhuǎn)換監(jiān)視電路A/D轉(zhuǎn)換監(jiān)視電路由N13A及相關(guān)電路組成，用于監(jiān)視DVC信號(hào)，DVC為脈沖寬度為150～300 mμs的負(fù)脈沖信號(hào)，在XJ5上用示波器可測(cè)得，DVC上升沿比采樣脈沖的上升沿要延遲約800 mμs，也就是A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間。DAV送到N13A的“B”輸入端，而N13A的“A”輸入端接地。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換不正常時(shí)，N13A輸出低電平故障信號(hào)。

2.3.2采樣信號(hào)檢測(cè)電路采樣信號(hào)檢測(cè)電路用于監(jiān)視采樣脈沖頻率，由N14A及外圍元件組成。采樣脈沖由分頻電路送來，在XJ6上可用頻率計(jì)測(cè)到，脈沖信號(hào)頻率在400 kHz～830 kHz。該信號(hào)脈沖的上升沿觸發(fā)N14A，使N14A “Q”端輸出高電平，在下一個(gè)采樣脈沖到來時(shí)，N14A“Q”端保持不變。當(dāng)采樣脈沖頻率過低或者根本沒有，N14A“Q”端輸出故障低電平信號(hào)［3］。

2.3.3電源復(fù)位電路電源復(fù)位電路由施密特反相器N12A，N12F及定時(shí)元件R16，VD13，C41組成，用于監(jiān)視A/D轉(zhuǎn)換器的+5 V DC供電電壓。當(dāng)?shù)蛪洪_關(guān)合上時(shí)，+5 V DC通過電阻R16給電容器C41充電，此時(shí)N12F-13為低電平，N12F-2輸出也是低電平，這個(gè)低電平將使所有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器復(fù)位，同時(shí)與門N15C輸出“清零”信號(hào)，清除鎖存器N3，N4數(shù)據(jù)。電容器C41的充電時(shí)間常為5ms，5ms之后，N12A-2輸出高電平，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)。

2.4大臺(tái)階同步信號(hào)產(chǎn)生電路大臺(tái)階同步信號(hào)產(chǎn)生電路由N22，N24，N25，N26，N27及相關(guān)器件組成，該電路用于產(chǎn)生模擬輸入板（A35）所需的大臺(tái)階同步信號(hào)。同時(shí)，給本板輸入電路N28一個(gè)很小的大臺(tái)階包絡(luò)電壓。

2.4.1大臺(tái)階數(shù)模轉(zhuǎn)換器該電路由N22及外圍元件組成，用于將鎖存器N3，N4送來的高8位數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。在N3，N4輸出的12 Bit數(shù)字信息中，高8位作為大臺(tái)階功放模塊的地址碼。在有調(diào)制信號(hào)時(shí)，大臺(tái)階功放模塊輸出大臺(tái)階包絡(luò)信號(hào)，而二進(jìn)制功放模塊的輸出用于提高調(diào)制包絡(luò)的分辨率，使還原的調(diào)制信號(hào)更加逼真。所以，高8位數(shù)字信息經(jīng)N22轉(zhuǎn)換后，僅為大臺(tái)階包絡(luò)信號(hào)。

2.4.2臺(tái)階放大器該電路由N24，N25，N26組成，從N22來的0～1 V的大臺(tái)階信號(hào)由N24，N25進(jìn)行放大，其總的增益稍大于5。N24為運(yùn)算放大器，N25為電流放大器，用于增強(qiáng)放大器的電流負(fù)載能力，在推動(dòng)下一個(gè)電路時(shí)，不會(huì)影響臺(tái)階包絡(luò)的波形。N26是一個(gè)同向緩沖放大器，其輸入端接的R53，C93為低通濾波器，用于濾除高分量，消除臺(tái)階上的振鈴。N26的輸出是一個(gè)放大了的負(fù)極性大臺(tái)階包絡(luò)信號(hào)。

2.5D/A轉(zhuǎn)換板電源電路D/A轉(zhuǎn)換板有4種供電電壓，分別是+22 V DC，-22 V DC，+8 V和-8 V。+22 V DC經(jīng)三端穩(wěn)壓器N2穩(wěn)壓后得到+15 V DC電壓；-22 V DC經(jīng)三端穩(wěn)壓器N18穩(wěn)壓后得到-15 V DC電壓；+8 V 經(jīng)N16和晶體管V1穩(wěn)壓后得到+5 V DC電壓；-8 V經(jīng)N19穩(wěn)壓后得到-5 V電壓。

3結(jié)語以上是對(duì)AM10₃S-Ⅱ型DAM中波發(fā)射A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理的論述。作為一名中波發(fā)射機(jī)臺(tái)的技術(shù)維護(hù)人員，做好技術(shù)維護(hù)工作的前提是掌握發(fā)射機(jī)的原理與維修技能，理論與實(shí)踐相結(jié)合，按照發(fā)射機(jī)工作原理流程，逐級(jí)駐點(diǎn)查找故障，才能提高維修效率，避免陷于維修困境。

參考文獻(xiàn)

［1］莊濤.中波廣播發(fā)射臺(tái)理論基礎(chǔ)與實(shí)踐技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：光明日?qǐng)?bào)出版社，2014.

［2］張丕灶.數(shù)字式調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)［M］.廈門：廈門大學(xué)出版社，2002.

［3］莊濤，盧光輝，冀曉鴿.數(shù)字調(diào)制中波發(fā)射機(jī)故障匯編330例［M］北京：光明日?qǐng)?bào)出版社，2015.

（編輯 沈強(qiáng)）

Analysis of A/D conversion circuit of AM10₃S-Ⅱmedium-wave transmitterChen? Anguo

（Henan Nanyang Medium Wave Broadcast Relaying Station， Nanyang 473300， China）Abstract：? The AM10₃S-type DAM medium wave transmitter is an improved product based on the Harris DAM medium wave transmitter. The transmitter adopts digital modulation technology， which has the characteristics of high working efficiency， perfect protection function and stable working performance. The analog-to-digital conversion （A/D）circuit is the core circuit of the digital audio processing part， which is to convert the analog signal into a digital signal and provide the digital modulation signal for the digital modulation circuit. This paper discusses the composition and working principle of A/D conversion circuit of AM10₃S-DAM in detail to provide reference for the theoretical study and practical work of technical maintenance personnel.

Key words： 10 kW DAM medium-wave transmitter; A/D conversion circuit; circuit composition; working principle