肖穆軍 肖叢敏

【摘要】DX中波廣播發(fā)射機的A/D轉(zhuǎn)換電路由復(fù)合的“音頻+直流”信號輸入電路，A/D轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)緩沖/驅(qū)動電路組成，將模擬輸入電路送來的“音頻+直流”復(fù)合信號轉(zhuǎn)換為12bit的數(shù)字音頻流，作為RF功放模塊開通和關(guān)斷的控制信號。

【關(guān)鍵詞】電路功能；工作原理

A/D轉(zhuǎn)換電路采用逐次漸近比較集成電路芯片AD1671作為轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器芯片AD1671把模擬輸入電路送來的“音頻+直流”信號變換成數(shù)字音頻信號，數(shù)字音頻信號確定了某一時刻射頻功放模塊的開通和截止數(shù)量。“音頻+直流”信號被發(fā)射機載波頻率分頻后的410～820kHz頻率所采樣，確定了轉(zhuǎn)換的時間范圍約為1.2～2.5μs。通過發(fā)射機工作頻率的采樣，確定了A/D轉(zhuǎn)換與射頻采樣的同步實現(xiàn)，即“過零點切換”，射頻激勵信號在功放管不導(dǎo)通時過零點。A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號被放置在鎖存器中，等待調(diào)制編碼器來取用。

一、A/D轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)的功能分析

由模擬輸入板送來的“音頻+直流”復(fù)合信號經(jīng)過緩沖放大器放大后，送至A/D轉(zhuǎn)換器AD1671，采樣速度（由載波頻率決定）約2μs左右，模擬信號經(jīng)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換變成12bit的數(shù)字音頻信號。A/D轉(zhuǎn)換器和RF取樣電路同步工作，由分頻電路分頻后的RF信號被RF取樣信號電路采樣，同時給A/D轉(zhuǎn)換器提供“開始編碼”信號，A/D轉(zhuǎn)換器瞬間將模擬音頻信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端B1至B12為12bit的數(shù)字信號，同時給RF采樣電路一個“數(shù)據(jù)完成”的確認信號。RF取樣電路提供一個“負載輸出”信號，控制12bit數(shù)字信號的鎖存，數(shù)據(jù)鎖存器一直鎖存轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)直至下一次變換完成，12bit數(shù)字音頻信號作為調(diào)制信號送入調(diào)制編碼電路。一路12bit數(shù)字信號的高8位經(jīng)D/A脈沖變換后產(chǎn)生大臺階同步信號，經(jīng)緩沖整形后送至模擬輸入電路用于抖動電路的觸發(fā)。當(dāng)位于大臺階位置的RF功放模塊被導(dǎo)通后，少部分的大臺階導(dǎo)通同步分量被反饋到A/D轉(zhuǎn)換的輸入中，保證A/D轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，確保該功放模塊被充分導(dǎo)通，相當(dāng)于正反饋；當(dāng)處于一個大臺階的RF功放模塊被截止時，少部分的大臺階截止同步分量被反饋到A/D轉(zhuǎn)換的輸入中，降低了A/D轉(zhuǎn)換的輸入量，保證A/D轉(zhuǎn)換穩(wěn)定的截止該RF功放模塊的工作，相當(dāng)于負反饋。另一路12bit數(shù)字信號經(jīng)D/A變換，在RF采樣信號控制下，還原成“音頻+直流”信號，再生成音頻模擬信號用于維護電路。RF取樣電路同時監(jiān)測載波，當(dāng)載波出現(xiàn)故障后，時序就被打亂，它會發(fā)出一個“轉(zhuǎn)換故障”錯誤信號，A/D轉(zhuǎn)換器不在進行轉(zhuǎn)換工作，同時射頻信號被立刻封鎖。

二、AD轉(zhuǎn)換電路工作原理分析

A/D轉(zhuǎn)換電路的復(fù)合音頻輸入信號來自模擬輸入電路，它是由音頻信號、直流信號和超音頻三角波抖動信號組成的復(fù)合信號。其中直流分量控制的RF功放模塊的開啟數(shù)量決定了發(fā)射機輸出的載波功率，音頻分量控制的RF功放模塊的開啟數(shù)量決定了調(diào)制的幅度大小。為了使輸入的音頻復(fù)合信號有一個較高的信噪比，它的輸入電平都比較高。信號經(jīng)反相運算放大器N1放大后獲得的增益為0.5，降低幅度的音頻復(fù)合信號滿足A/D轉(zhuǎn)換芯片AD1671的電平輸入要求。反相運算放大器N1起隔離保護的作用。當(dāng)發(fā)生“大臺階”輸出快速變化時，A/D轉(zhuǎn)換的過程中，不能確定最后一位的輸出狀態(tài)，可能會發(fā)生返回前一個狀態(tài)的情況，導(dǎo)致大臺階之間反復(fù)動作，產(chǎn)生調(diào)制輸出尖峰脈沖的情況，導(dǎo)致不必要的臺階開關(guān)工作。反饋來的大臺階包絡(luò)抖動小信號經(jīng)電阻R1輸入到N1反相端，此小信號和“音頻+直流”信號經(jīng)運放后提高了A/D轉(zhuǎn)換器的輸入分量，穩(wěn)定了轉(zhuǎn)換過程，使A/D轉(zhuǎn)換過程不會返回到上一個臺階狀態(tài)。穩(wěn)壓二極管V1和V2的導(dǎo)通電壓為0.5V，防止了反相放大器輸入過壓和電壓電平為負值。二極管V3為4.7V穩(wěn)壓管，防止音頻復(fù)合信號超過5V。

2.AD1671模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路

A/D轉(zhuǎn)換芯片AD1671和延時器K1，K2組成的電路完成信號的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，電路如圖3所示。芯片AD1671是一個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它的轉(zhuǎn)換時間為800ns。AIN1（23腳）輸入的是0～+5VDC的“音頻+直流”單極性信號，為了保證“音頻+直流”信號的單極性，芯片的35腳和26腳短接。AIN2（22腳）通過R6接地，通過電阻R7和調(diào)節(jié)電位器W1，獲取一個直流電平的方式來把偏移量，線性誤差及增益調(diào)整到近似0。AD1671芯片包括了A/D轉(zhuǎn)換和采樣保持兩個部分，轉(zhuǎn)換信號被17腳ENCODE所控制，在采樣時需要維持20～50ns的高電平，在A/D轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。轉(zhuǎn)換工作結(jié)束時16腳輸出一個300ns 負脈沖“DAV”信號，AD1671正常工作時，每一個轉(zhuǎn)換周期都會產(chǎn)生一個“DAV”信號。17腳的ENCODE控制轉(zhuǎn)換信號，上升沿到來后進行RF采樣。12位數(shù)據(jù)線位于芯片的2～13腳，MSB（最高位）為13腳，LSB（最低位）為2腳。輸入低電平0V時，輸出的數(shù)字信號為“000000000000”；輸入高電平5V時輸出數(shù)字信號為“111111111111”。16腳為數(shù)據(jù)有效端，12位數(shù)線轉(zhuǎn)換結(jié)束后，輸出“DAV”確定轉(zhuǎn)換有效并結(jié)束。

3.數(shù)據(jù)鎖存緩沖電路

每個轉(zhuǎn)換周期開始時，上一個周期轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字音頻信號必須被送至鎖存器。轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后輸出地“DAV”信號被K1延時450ns后分成兩路信號。一路被K2延時60ns后送入數(shù)據(jù)鎖存器，用來做鎖存本周起產(chǎn)生12bit數(shù)字信號的控制信號；另一路作為數(shù)據(jù)選通信號，控制數(shù)據(jù)輸入到調(diào)制編碼電路。鎖存器輸出的數(shù)據(jù)音頻信號經(jīng)緩沖驅(qū)動后送至調(diào)制編碼電路進行編碼，緩沖/驅(qū)動器有6個單元，可以驅(qū)動6路數(shù)據(jù)音頻信號。每個單元都為集電極開路輸出，輸出端對地由電阻構(gòu)成一個5V分壓器。輸入高電平時，輸出晶體管關(guān)閉，輸出3.4V電壓；輸入低電平時，晶體管導(dǎo)通，輸出為零。鎖存器的數(shù)據(jù)清零信號來自A/D轉(zhuǎn)換電路的故障檢測器。當(dāng)模A/D轉(zhuǎn)換電路的射頻采樣或模數(shù)轉(zhuǎn)換發(fā)生故障時數(shù)據(jù)鎖存器的數(shù)據(jù)清零端就會接收到由故障檢測器發(fā)送來的一個負脈沖，從而使鎖存器的輸出全部清零。考慮到系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。A/D轉(zhuǎn)換電路的鎖存器鎖存的信號定于DAV信號上升沿之后的60ns，去調(diào)制編碼電路的數(shù)據(jù)存儲信號為下降沿有效，每當(dāng)一個下降沿發(fā)生時功放的開通數(shù)據(jù)將會更新一次，也即功放的開通數(shù)據(jù)將在下一次模數(shù)轉(zhuǎn)換開始時被更新。

4.故障檢測電路

在A/D轉(zhuǎn)換器板上有檢測是否收到時鐘信號和A/D轉(zhuǎn)換器是否工作正常的電路。故障檢測電路使用三個可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，稱為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。如果故障被檢測到，轉(zhuǎn)換故障（變換誤差）邏輯信號將變?yōu)榈碗娖?，并且使A/D轉(zhuǎn)換電路和調(diào)制編碼電路上的兩組存貯數(shù)據(jù)用的鎖存器清零（輸出全部為零）。時鐘故障-L信號和A/D轉(zhuǎn)換器故障-L信號送入一個“與門”的輸入端，這個與門的輸出是“轉(zhuǎn)換故障-L”信號。如果轉(zhuǎn)換故障-L信號變?yōu)榈碗娖?，則觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出為一個10μs的負脈沖。這個負脈沖通過與門電路的傳輸，引起“清零-L”信號變?yōu)榈碗娖?。這就確保只要有故障就會引起驅(qū)動RF功放模塊的相應(yīng)數(shù)據(jù)位被清零至少10μs時間。由一個運算放大器的反相輸入端通過兩個電阻構(gòu)成的分壓器電路接入+1.4VDC電壓， 實現(xiàn)比較器功能。如果有故障，與門輸出將變?yōu)榈碗娖剑@將引起雙色發(fā)光二極管顯示紅色，作為故障指示信號。如果沒有故障，則與門輸出高電平，從而使雙色發(fā)光二極管顯示為綠色，作為工作正常指示信號。

三、結(jié)束語

A/D轉(zhuǎn)換電路為DX中波發(fā)射機的重要組成部分，本文從功能和原理上對其進行了詳細的技術(shù)分析，對電臺維護工作可以提供一定的參考，具有一定的借鑒意義。