黃官正

（濟(jì)寧市廣播電視傳輸保障中心，山東 濟(jì)寧 272000）

0 引言

數(shù)字幅度調(diào)制（Digital Amplitude Modulation，DAM）中波發(fā)射機(jī)因其穩(wěn)定、可靠、高效的特點(diǎn)，已經(jīng)取代傳統(tǒng)板調(diào)機(jī)，成為目前中波廣播電臺(tái)使用最多的發(fā)射機(jī)。模數(shù)（Analog to Digital，A/D）轉(zhuǎn)換板是DAM 全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的核心部件之一，作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，為后續(xù)的處理和調(diào)制奠定基礎(chǔ)。若其發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)射機(jī)無(wú)法正常工作。因此，當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換板發(fā)生故障，必須對(duì)故障進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的分析，快速、有效地處理故障，使發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常，對(duì)于發(fā)射臺(tái)的安全播出具有重要意義。

1 A/D 轉(zhuǎn)換的基本原理

把在時(shí)間上和數(shù)值上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成在時(shí)間上和數(shù)值上離散的數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為A/D轉(zhuǎn)換。A/D 轉(zhuǎn)換的整個(gè)過(guò)程包括采樣、保持、量化和編碼。一般情況下，采樣和保持使用同一個(gè)電路完成，量化和編碼也是同時(shí)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的[1]。當(dāng)采樣脈沖到來(lái)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，形成一串在幅度上連續(xù)的、在時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)要還原成原模擬信號(hào)必須滿足采樣信號(hào)的頻率不小于原模擬信號(hào)最大頻率的2 倍。由于每次把采樣得來(lái)的電壓值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時(shí)間，必須把該采樣電壓值保持一段時(shí)間，并在采樣脈沖間隔期把該采樣電壓值保持下來(lái)。數(shù)字信號(hào)在數(shù)值上的變化并是不連續(xù)的，因此任何一個(gè)數(shù)字量的大小都必須轉(zhuǎn)化成某個(gè)最小數(shù)量單位的整數(shù)倍來(lái)表示，這個(gè)過(guò)程就叫量化，這個(gè)最小數(shù)量單位就是量化單位。把所得到的數(shù)字量用二進(jìn)制代碼表示出來(lái)就叫作編碼[2]。

2 A/D 轉(zhuǎn)換板的主要組成部分及其作用

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)A/D 轉(zhuǎn)換板將來(lái)自模擬輸入板的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為12 bits的數(shù)字音頻信號(hào)。該數(shù)字音頻信號(hào)被鎖存在鎖存器內(nèi)，通過(guò)緩沖器送到調(diào)制編碼板[3]。A/D 轉(zhuǎn)換的速率由發(fā)射機(jī)的載波頻率決定，范圍為1.2 ～2.5 μs。為了保護(hù)功放模塊免受損壞并減少電源損耗、提高工作效率，整個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程與射頻信號(hào)同步，在射頻信號(hào)的正弦交流電正負(fù)交替過(guò)零時(shí)，由轉(zhuǎn)換出的數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制編碼去開(kāi)啟或關(guān)閉各個(gè)功放模塊。A/D 轉(zhuǎn)換板主要由以下幾個(gè)電路組成。

2.1 采樣脈沖產(chǎn)生電路

采樣脈沖產(chǎn)生電路由射頻信號(hào)合成電路、相位調(diào)制電路、電平轉(zhuǎn)換電路、分頻電路和波形變換電路5 部分構(gòu)成[4]，作用是把來(lái)自射頻分配板和功率合成器的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行一系列合成變換，最后產(chǎn)生一個(gè)采樣脈沖信號(hào)和一個(gè)用于監(jiān)測(cè)的時(shí)鐘信號(hào)。

2.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路

A/D 轉(zhuǎn)換電路主要由模擬輸入電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)鎖存器3 部分組成，作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成用二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)將通過(guò)緩沖器被送到調(diào)制編碼板，作為功放模塊的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

2.3 A/D 轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路

A/D 轉(zhuǎn)換故障檢測(cè)電路主要由3 個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路及相應(yīng)的門(mén)電路組成[5]，作用是檢測(cè)A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程是否正常。若有故障被檢測(cè)出，則清除鎖存器中的數(shù)據(jù)，并給出故障指示。

2.4 電源檢測(cè)電路

電源檢測(cè)電路是由運(yùn)算放大器組成的電壓比較器。A/D 轉(zhuǎn)換板的供電電壓有直流+5 V、-5V、+15 V、-15 V 共4 種，分別由直流+8 V、-8V、+22 V、-22 V 通過(guò)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后獲得。電源檢測(cè)電路的作用就是把這4 種供電電壓與參考電壓相比較，檢測(cè)出故障時(shí)，關(guān)閉發(fā)射機(jī)，同時(shí)給出故障顯示。

3 A/D 轉(zhuǎn)換板常見(jiàn)故障分析和處理

A/D 轉(zhuǎn)換板的常見(jiàn)故障主要包括轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤故障和電源故障。轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤故障屬于五類(lèi)故障。該故障發(fā)生時(shí)，所有功放模塊關(guān)閉，發(fā)射機(jī)沒(méi)有輸出功率，原因可能是轉(zhuǎn)換電路出現(xiàn)錯(cuò)誤或者A/D 轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障。轉(zhuǎn)換電路出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因主要是A/D 轉(zhuǎn)換板上的采樣脈沖信號(hào)出錯(cuò)或是A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)之間出錯(cuò)。電源故障是四類(lèi)故障。該故障發(fā)生時(shí)，發(fā)射機(jī)將關(guān)機(jī)。

3.1 采樣脈沖電路故障案例

采樣脈沖電路含有電容、三極管、變壓器等易損元件，是A/D 轉(zhuǎn)換板最常見(jiàn)的故障點(diǎn)。采樣脈沖電路故障會(huì)直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。處理方法為找到故障根源，更換元件。采樣脈沖電路如圖1 所示。

圖1 采樣脈沖電路

3.1.1 故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤故障燈亮，自動(dòng)關(guān)機(jī)，不能開(kāi)機(jī)。冷卻一段時(shí)間之后可以開(kāi)機(jī)，但持續(xù)一段時(shí)間后，故障又出現(xiàn)。

3.1.2 故障分析和處理

根據(jù)故障現(xiàn)象判斷可能是某元器件使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，老化后特性產(chǎn)生變化、工作不穩(wěn)定造成本次故障。檢查A/D 轉(zhuǎn)換板中的采樣脈沖電路，如圖1所示。用示波器查看TP3 處的波形，正常時(shí)此處應(yīng)為一個(gè)脈沖寬度在20 ～50 ns 的采樣脈沖信號(hào)，但實(shí)測(cè)此處波形不正常。查看TP6 處的波形，正常時(shí)此處應(yīng)為一個(gè)占空比為0.5 的方波信號(hào)，實(shí)測(cè)此處波形正常。由此判斷故障出在TP3 和TP6 之間。由電阻R78、R79 和電容器C106 構(gòu)成的微分電路把輸入的方波信號(hào)變換為正負(fù)窄脈沖信號(hào)，三極管V9 和反相器N17 把該正負(fù)窄脈沖信號(hào)變換成脈沖寬度在20 ～50 ns 的采樣脈沖信號(hào)。測(cè)量V9 的基極，正負(fù)窄脈沖信號(hào)正常，由此判斷三極管V9 或反相器N17 出現(xiàn)故障。替換N17，故障依舊，判斷V9出現(xiàn)故障。替換V9，故障消失，發(fā)射機(jī)工作正常。

3.2 A/D 轉(zhuǎn)換器故障案例

A/D 轉(zhuǎn)換器是A/D 轉(zhuǎn)換板的核心部件之一。如果A/D 轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)射機(jī)無(wú)法正常工作。常見(jiàn)的A/D 轉(zhuǎn)換器故障有死鎖、超時(shí)等。處理方法包括更換A/D 轉(zhuǎn)換器、檢查連接線路等。A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖2 所示。

圖2 A/D 轉(zhuǎn)換電路

A/D 轉(zhuǎn)換器某次故障現(xiàn)象為轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤故障燈亮，發(fā)射機(jī)無(wú)法開(kāi)機(jī)。

用示波器分別查看圖1 中的TP6、TP3 和圖2中的TP8 和TP5，實(shí)測(cè)TP6、TP3、TP8 處的波形都為正常波形，而TP5 處正常情況下的波形應(yīng)為一個(gè)脈沖寬度為150 ～300 ns 的負(fù)脈沖信號(hào)，但實(shí)測(cè)此處波形不正常。由此判斷故障出現(xiàn)在TP3 和TP5之間。其間的元器件主要包括A/D 轉(zhuǎn)換器N1 和線性延時(shí)器K1。N1 的16 腳是一個(gè)數(shù)據(jù)音頻視頻（Data Audio Video，DAV）負(fù)脈沖信號(hào)。該信號(hào)被送到線性延時(shí)器K1，延遲150 ns 后送到轉(zhuǎn)換監(jiān)測(cè)電路。查看N1 的16 腳，發(fā)現(xiàn)DAV 信號(hào)異常，由此判斷N1 出現(xiàn)故障。更換N1 后，發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

3.3 電源故障案例

電源故障是A/D 轉(zhuǎn)換板的常見(jiàn)故障。如果電源故障導(dǎo)致A/D 轉(zhuǎn)換板無(wú)法正常工作，則需要檢查連接線路或更換電路中損壞的元件等。-15 V 電源電路如圖3 所示。

圖3 -15 V 電路

某次電源故障現(xiàn)象為轉(zhuǎn)換板上-15 V故障燈亮。圖3 中，來(lái)自X1-4 的-22 V 直流經(jīng)過(guò)N18 三端穩(wěn)壓后變?yōu)?15 V 直流，測(cè)量點(diǎn)為T(mén)P12。實(shí)測(cè)此處電壓正常。N20 的14 腳輸出高電平使V2 飽和導(dǎo)通，V2 的集電極電壓由+5 V 直流和-22 V 直流經(jīng)R48、R11分壓提供，測(cè)量點(diǎn)為T(mén)P14，正常時(shí)應(yīng)為-7 V直流，但實(shí)測(cè)此處電壓為-9 V 直流，電壓偏低。將圖3 中的R11 串聯(lián)了一個(gè)1.5 kΩ 的電阻，使TP14 處的電壓變?yōu)?7 V，故障消失，發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

3.4 其他故障

除以上幾種故障外，還有其他一些可能導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換板無(wú)法正常工作的故障，如接地不良、電路板損壞等，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和處理。故障難以排除時(shí)，需更換備用板。更換備用板時(shí)，應(yīng)確認(rèn)撥碼開(kāi)關(guān)的位置和跳線的位置與原板一致。調(diào)節(jié)圖1 中的可變電阻器R78，調(diào)整脈沖寬度，使A/D轉(zhuǎn)換器上的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤燈VD22 為綠色。

4 結(jié)語(yǔ)

DAM 中波發(fā)射機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換板是發(fā)射機(jī)的重要組成部分，其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于保證節(jié)目正常播出至關(guān)重要。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)A/D 轉(zhuǎn)換板的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，及時(shí)更換老化的元器件，提高發(fā)射機(jī)的整體性能，減少故障率，避免因故障而導(dǎo)致播出事故。針對(duì)A/D轉(zhuǎn)換板可能出現(xiàn)的各種故障，技術(shù)人員需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的分析和處理，找到故障根源加以解決。