一種基于D觸發器的調制編碼板故障記憶電路設計

國家廣播電影電視總局491臺 葉 沉

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一種基于D觸發器的調制編碼板故障記憶電路設計

國家廣播電影電視總局491臺 葉 沉

【摘要】對于廣播發射機的日常維護工作，準確的判斷發射機的故障點是快速處理發射機故障的先決條件。在DX-200型中波發射機中，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。以調制編碼板的電源故障指示電路為載體，本文用D觸發器設計出一種穩定可靠的故障點記憶電路，在實際運行中把故障現場保持記憶，留給維護人員，大大提高了故障處理效率。

【關鍵詞】D觸發器；B+/B-故障；故障記憶 數據保持

0　引言

故障指示是利用發生故障時監測點變化的電平（如低電平變為高電平等）加給特定感觀指示的元器件（如發光二極管、蜂鳴器等），產生與未發生故障的指示不同的現象，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中波發射機共有七塊調制編碼板，每塊調制編碼板都需要完成許多工作。功能多、數量多必然故障多，一些故障發生后，故障指示伴隨著自動保護關機而消失，不能給維護人員判斷故障帶來便利，形同虛設。如何設計記憶故障電路是本文需要解決的主要問題。

1　調制編碼板的故障指示缺點

調制編碼板是DX-200發射機的關鍵部件之一，共有七塊，它的功能很多，主要有：

a.把來自A/D轉換板的12比特數字音頻信號轉換成開/關信號，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/溫度監測電路;

e.自身電源監測電路等。

由于調制編碼板的數量較多，所以故障率就相對較高。當出現故障時，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，發射機關機后，故障指示也隨即消失，如：風量/溫度監測電路和自身電源監測電路。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　故障記憶電路的設計

為了解決這一難題，根據日常維護經驗，機房決定設計一種故障記憶電路。當故障出現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，確定是哪一塊調制編碼板的哪個部位出現問題，對故障的快速處理提供依據。

設計電路及原理分析：

電路采用D觸發器為核心元件，D觸發器又稱為延時觸發器或數據鎖存器，具有在時鐘邊沿觸發的特性，所以也叫邊沿觸發器。因為它具有很強的抗干擾能力，而且電路工作可靠、速度快等優點，在數字系統中應用十分廣泛。它可以組成鎖存器、寄存器和計數器等。

（1）D觸發器工作原理

D觸發器是同步RS觸發器的基礎上增加個非門構成的，它的內部邏輯結構和圖形符號如圖1所示。

圖1　D觸發器的內部基本邏輯結構和圖形符號

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

1）CP高電平有效，只有CP=1時G3、G4工作，使觸發器觸發。

2）CP=1、D=1時，基本RS觸發器置“1”，這是Q=1

3）CP=1、D=0時，基本RS觸發器置“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觸發器保持原狀態。

圖中D端經過一個反相器，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觸發器的出現不定狀態。真值表如表1所示：

表1　D觸發器的真值表

可見D觸發器的邏輯功能是：在CP=1時不工作；在CP=1時，觸發器的輸出Q端與輸入D端有相同的狀態，即D觸發器的特征方程Qn+1=D。這為我們設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

設計記憶電路來實現此功能，考慮要成本低，便于后期推廣。用一只D觸發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置和清零端的TTL集成電路，它內部包含有兩個D觸發器，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，使輸出端發生高低電平的變化。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，當發生故障時，故障指示電平跳變，產生上升沿，將高電平送至輸出，數碼管指示燈亮。據此我們可以設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，復位端CLR也接高電平。開關K1按下時復位端變低電平，進行復位。假設發生故障，引腳3就會電平跳變，產生上升沿（或加一反相器產生上升沿），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才會變為低電平，LED1熄滅。本電路圖經過multisim軟件仿真已經實現功能，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　記憶電路在調制編碼板上的應用

調制編碼板的電源故障是比較常見而又不能保存指示現象的故障，下面我們將設計的故障記憶電路應用在調制編碼板電源故障的指示。

結合圖3，當某一塊調制編碼板出現電源故障（B+/B-故障），電源故障傳感器發出故障信號，使調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產生關機信號L，輸送到控制板，使發射機關機。另一路經U49-B反相后輸出一高電平H，發光二極管DS9亮。如果發射機關斷，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。現在我們把記憶保持電路加在A點，當發生故障U49-B反相后輸出一高電平H，這個信號當作記憶電路的D觸發器的時鐘信號，加到CLK端。上升沿可觸發觸發器，因D端接高電平，所以記憶電路輸出端也變為高電平H，Q端輸出+5V電壓加到發光二極管LED1上，從而把發光二極管點亮。由于D觸發器的特性，只有在CLK端為上升沿時才能觸發，所以發射機斷高壓后，Q端將一直保持高電平，發光二極管不會熄滅。只有人工按下清零按鈕才可清零，發光二極管熄滅。

圖4　調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，關機后指示燈熄滅，不易被維護人員發現，而要從7塊調制編碼板找出是具體是哪一塊出現問題很不容易，尤其在故障不穩定的情況下，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現故障點，第一時間發現，最短時間處理，最快恢復播音。

4　結論

本文設計的基于D觸發器的調制編碼板電源故障記憶電路，實現了調制編碼板不能記憶現象的電源故障指示，為快速處理發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射機的其它故障指示位置。