DAM 中波發射機A/D 轉換板故障分析和處理

黃官正

（濟寧市廣播電視傳輸保障中心，山東 濟寧 272000）

0 引言

數字幅度調制（Digital Amplitude Modulation，DAM）中波發射機因其穩定、可靠、高效的特點，已經取代傳統板調機，成為目前中波廣播電臺使用最多的發射機。模數（Analog to Digital，A/D）轉換板是DAM 全固態中波發射機的核心部件之一，作用是將模擬信號轉換為數字信號，為后續的處理和調制奠定基礎。若其發生故障，會導致整個發射機無法正常工作。因此，當A/D 轉換板發生故障，必須對故障進行專業的分析，快速、有效地處理故障，使發射機恢復正常，對于發射臺的安全播出具有重要意義。

1 A/D 轉換的基本原理

把在時間上和數值上連續的模擬信號轉換成在時間上和數值上離散的數字信號的過程稱為A/D轉換。A/D 轉換的整個過程包括采樣、保持、量化和編碼。一般情況下，采樣和保持使用同一個電路完成，量化和編碼也是同時在轉換過程中實現的[1]。當采樣脈沖到來，對模擬信號進行采樣，形成一串在幅度上連續的、在時間上離散的脈沖信號。該脈沖信號要還原成原模擬信號必須滿足采樣信號的頻率不小于原模擬信號最大頻率的2 倍。由于每次把采樣得來的電壓值轉換成相應的數字量都需要一定的時間，必須把該采樣電壓值保持一段時間，并在采樣脈沖間隔期把該采樣電壓值保持下來。數字信號在數值上的變化并是不連續的，因此任何一個數字量的大小都必須轉化成某個最小數量單位的整數倍來表示，這個過程就叫量化，這個最小數量單位就是量化單位。把所得到的數字量用二進制代碼表示出來就叫作編碼[2]。

2 A/D 轉換板的主要組成部分及其作用

全固態中波發射機A/D 轉換板將來自模擬輸入板的模擬音頻信號轉換為12 bits的數字音頻信號。該數字音頻信號被鎖存在鎖存器內，通過緩沖器送到調制編碼板[3]。A/D 轉換的速率由發射機的載波頻率決定，范圍為1.2 ～2.5 μs。為了保護功放模塊免受損壞并減少電源損耗、提高工作效率，整個A/D 轉換過程與射頻信號同步，在射頻信號的正弦交流電正負交替過零時，由轉換出的數字音頻信號經過調制編碼去開啟或關閉各個功放模塊。A/D 轉換板主要由以下幾個電路組成。

2.1 采樣脈沖產生電路

采樣脈沖產生電路由射頻信號合成電路、相位調制電路、電平轉換電路、分頻電路和波形變換電路5 部分構成[4]，作用是把來自射頻分配板和功率合成器的激勵信號進行一系列合成變換，最后產生一個采樣脈沖信號和一個用于監測的時鐘信號。

2.2 A/D 轉換電路

A/D 轉換電路主要由模擬輸入電路、A/D 轉換器、數據鎖存器3 部分組成，作用是把模擬信號轉換成用二進制代碼表示的數字信號。該數字信號將通過緩沖器被送到調制編碼板，作為功放模塊的開關控制信號。

2.3 A/D 轉換故障檢測電路

A/D 轉換故障檢測電路主要由3 個單穩態電路及相應的門電路組成[5]，作用是檢測A/D 轉換過程是否正常。若有故障被檢測出，則清除鎖存器中的數據，并給出故障指示。

2.4 電源檢測電路

電源檢測電路是由運算放大器組成的電壓比較器。A/D 轉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 通過三端穩壓器穩壓后獲得。電源檢測電路的作用就是把這4 種供電電壓與參考電壓相比較，檢測出故障時，關閉發射機，同時給出故障顯示。

3 A/D 轉換板常見故障分析和處理

A/D 轉換板的常見故障主要包括轉換錯誤故障和電源故障。轉換錯誤故障屬于五類故障。該故障發生時，所有功放模塊關閉，發射機沒有輸出功率，原因可能是轉換電路出現錯誤或者A/D 轉換器發生故障。轉換電路出現錯誤的原因主要是A/D 轉換板上的采樣脈沖信號出錯或是A/D 轉換啟動信號和轉換結束信號之間出錯。電源故障是四類故障。該故障發生時，發射機將關機。

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 轉換板最常見的故障點。采樣脈沖電路故障會直接導致轉換錯誤。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 故障現象

發射機工作時，轉換錯誤故障燈亮，自動關機，不能開機。冷卻一段時間之后可以開機，但持續一段時間后，故障又出現。

3.1.2 故障分析和處理

根據故障現象判斷可能是某元器件使用時間過長，老化后特性產生變化、工作不穩定造成本次故障。檢查A/D 轉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，正常時此處應為一個脈沖寬度在20 ～50 ns 的采樣脈沖信號，但實測此處波形不正常。查看TP6 處的波形，正常時此處應為一個占空比為0.5 的方波信號，實測此處波形正常。由此判斷故障出在TP3 和TP6 之間。由電阻R78、R79 和電容器C106 構成的微分電路把輸入的方波信號變換為正負窄脈沖信號，三極管V9 和反相器N17 把該正負窄脈沖信號變換成脈沖寬度在20 ～50 ns 的采樣脈沖信號。測量V9 的基極，正負窄脈沖信號正常，由此判斷三極管V9 或反相器N17 出現故障。替換N17，故障依舊，判斷V9出現故障。替換V9，故障消失，發射機工作正常。

3.2 A/D 轉換器故障案例

A/D 轉換器是A/D 轉換板的核心部件之一。如果A/D 轉換器出現故障，會導致整個發射機無法正常工作。常見的A/D 轉換器故障有死鎖、超時等。處理方法包括更換A/D 轉換器、檢查連接線路等。A/D 轉換電路如圖2 所示。

圖2 A/D 轉換電路

A/D 轉換器某次故障現象為轉換錯誤故障燈亮，發射機無法開機。

用示波器分別查看圖1 中的TP6、TP3 和圖2中的TP8 和TP5，實測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為一個脈沖寬度為150 ～300 ns 的負脈沖信號，但實測此處波形不正常。由此判斷故障出現在TP3 和TP5之間。其間的元器件主要包括A/D 轉換器N1 和線性延時器K1。N1 的16 腳是一個數據音頻視頻（Data Audio Video，DAV）負脈沖信號。該信號被送到線性延時器K1，延遲150 ns 后送到轉換監測電路。查看N1 的16 腳，發現DAV 信號異常，由此判斷N1 出現故障。更換N1 后，發射機恢復正常。

3.3 電源故障案例

電源故障是A/D 轉換板的常見故障。如果電源故障導致A/D 轉換板無法正常工作，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

某次電源故障現象為轉換板上-15 V故障燈亮。圖3 中，來自X1-4 的-22 V 直流經過N18 三端穩壓后變為-15 V 直流，測量點為TP12。實測此處電壓正常。N20 的14 腳輸出高電平使V2 飽和導通，V2 的集電極電壓由+5 V 直流和-22 V 直流經R48、R11分壓提供，測量點為TP14，正常時應為-7 V直流，但實測此處電壓為-9 V 直流，電壓偏低。將圖3 中的R11 串聯了一個1.5 kΩ 的電阻，使TP14 處的電壓變為-7 V，故障消失，發射機恢復正常。

3.4 其他故障

除以上幾種故障外，還有其他一些可能導致A/D轉換板無法正常工作的故障，如接地不良、電路板損壞等，需要根據具體情況進行分析和處理。故障難以排除時，需更換備用板。更換備用板時，應確認撥碼開關的位置和跳線的位置與原板一致。調節圖1 中的可變電阻器R78，調整脈沖寬度，使A/D轉換器上的轉換錯誤燈VD22 為綠色。

4 結語

DAM 中波發射機的A/D 轉換板是發射機的重要組成部分，其穩定性和可靠性對于保證節目正常播出至關重要。應加強對A/D 轉換板的監測和檢測，及時更換老化的元器件，提高發射機的整體性能，減少故障率，避免因故障而導致播出事故。針對A/D轉換板可能出現的各種故障，技術人員需要對其進行及時的分析和處理，找到故障根源加以解決。