模拟信号到数字信号转换器.doc

K部分 　　模拟信号到数字信号转换器

K.1 摘要
本章介绍了模拟信号到数字信号转换器电路板并包括介绍一个元件分布的丝网印层面。
其电路图可在总电路图集中找到；而元件表可在第七章中找到。模拟信号到数字信号的转换称为“A／D”或A到D转换。A／D转换器位于中心控制组合中。

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K.2 电路工作基本原理
从模拟输入板来的模拟音频信号进入A／D转换板，在这里信号被转换为12位数字音频信号，此功能由A／D转换集成块完成。其转换的速率为1.2到2.5微秒，主要取决于发射机载波频率。A／D转换过程是与发射载波RF信号同步的，因此PA模块的开关过程是在发射载波RF驱动器过零处进行的。来自A／D转换器的数字音频信号存贮在锁存器中。
锁存器的输出信号送至调制编码板，在编码板上信号被用来打开PA模块。锁存器输出也送入音频信号重现电路和在A／D板上的大台阶同步电路。重现的音频信号送入在控制器板(A38)上的包络误差电路。大台阶同步信号送“Dither”振荡器，其位于模拟信号输入电路板。
下面的说明请参阅模拟信号到数字信号转换电路板的电路图集(图839－7855－177)。
参阅第五章使用维护手册，作为调整和印制板维护操作过程参考。
参阅第四章全系统原理说明，来了解发射机音频和数字音频部分的总体说明和有关框图。

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K.3 电路说明
K.3.1 转换PA采样为A／D编码脉冲(T1，U29，Q9)
有两路RF采样信号输入到A／D转换器板。一路是RF分配器(A15)来的在J3－1和J3－2上的分配器采样频率输入信号。另一路是从输出合成器来的输出采样频率信号在J8－1和J8－2。作为这个采样的输入网络是一个R－C－L网络，它在525kHz处提供一个固定90°相移。跳转插头P11A－P11B允许不连接这个采样。
PA模块必须在RF驱动信号过零点时进行开关控制过程。在调制信号期间这个时间定位需要稍有移动尤其是对发射机载波频率的低频端，因此射频RF驱动信号和被90°相移的RF输出其叠加在一起。两个信号矢量在R62迭加。其结果在有调制时输出有约＋／－15°的相移值(在等宽的低端)。
射频RF输入送入宽带环形RF变压器T1的初级绕组。电阻R18和L－C网络及有关器件由针式双列直插开关S1部分选择提供可调整的，频率指定的相移(参阅在第五章中调谐和频率改变操作过程，及有关设置S1的使用维护信息)。
斯密特触发器U12C转换射频RF信号为TTL电平脉冲。二极管CR14和CR15使斯密特触发器的输入信号限制在＋0.7和＋4.3V之间。
K.3.2 频率分配器(U29，Q9)
在TP6的频率输出是RF输入频率(从J3的1脚)，如果跳转插头插入在JP10的5脚和6脚之间。在TP6输出的是RF输入频率的一半如果跳转插头插在1脚和2脚之间。跳转插头插入3脚和4脚之间在TP6输出的是RF输入频率的三分之一。
跳转插头的位置取决于发射机工作频率。请参阅有关A／D转换器的电路图注释或频率测定元件器图表。
K.3.3 编码信号脉冲宽度(Q9)
定时电路时序图已标志在A／D转换器板信号中，指示了在这块板上信号相互关联。在TP6上的信号通过C106。Q9的基极钳位在0.7V左右。从TP6来的脉冲下降沿引起Q9关闭。这使Q9的集电极电压上升。 R78和R79充电使Q9的基极电压提高， Q9再次开使其集电极电压降为0.3V。其最终结果是在TP3产生一个脉冲。这个脉冲的宽度取决于R78和R79电阻的阻值。这个脉冲的宽度应在20至50纳秒之间。这是一个编码启动信号，其进入A／D转换器从而开始转换过程。
K.3.4.A/D转换电路
K.3.4.1 模拟信号输入电路(U28)
模拟输入信号(J4－10)进入A／D转换器是一个音频＋直流信号，其来自模拟信号输入板(实际为负的音频＋直流信号)。直流分量取决于在不调制情况发射机的功率输出(载波电平)由打开一定数量的PA模块决定。音频分量的幅度调整打开和关闭PA模块的数目改变输出使瞬时RF输出电压变化。
在板的输入端模拟信号电平是很高的因此任何在连接电缆上感应到的噪声将不会降低信噪比。反相放大器U28具有0.5倍的增益，供给A／D芯片适当的信号电平输入并且也提供在板的输入端与A／D芯片之间的隔离。
从大台阶同步电路来的一个很弱的信号通过R70被加在U28(2脚)的反相输入端。当一个大台阶产生在输出端，在A／D转换过程中最末位的不确定性将引起瞬间超前滞后台阶。这在大的阶梯产生时在阶梯间作为不必要的开关动作将产生假电子信号或尖峰脉冲。来自大台阶同步电路的小电压信号将迫使输入信号电平更高，这将确保A／D转换不会开关回到前一个台阶状态。
高速肖特基二极管(CR16，CR18)形成A／D转换器输入端的过压保护。肖特基二极管同时具有低的开启电压0.5V或更低。CR16阻止输入电平为负值。CR19阻止电平电压越过＋5V因为CR10是一个4.7V的齐纳二极管。
K.3.4.2 模拟信号到数字信号转换器(U1,DL1)
一个12位模数转换芯片AD1671被电路采用。AD1671的转换时间小于800纳秒。模拟电压的输入范围是0到＋5V。0V输入电压的数字输出是“0000 0000 0000"；＋5V输入电压的输出数字是“1111 1111 1111"。
　　需要转换成数字量的模拟信号送入A／D芯片的23脚。编码启始脉冲从A／D芯片的17脚输入指令A／D块进行一次转换。
12位A／D数据线是2脚到13脚。2脚是二进制码的最末有效位(LSB)而13脚是二进制码的最高有效位(MSB)。16脚是数字可用位DAV脚。DAV信号是一个负脉冲其指示一次转换完成12位输出数据线上的信号是可用的。
DAV脉冲送入到一个450纳秒的延时芯片DL1。这个延时作用使得现有的A／D转换板(843－1500－094 RevA)可与以前的A／D转换板(843－4038－049 RevP)兼容。老版本的A／D转换电路板使用较慢速度的A／D芯片，此芯片现已不生产了。
K.3.4.3 数字信号锁存器(U3，U4，DL3)
来自DL1的负脉冲也经过一个60纳秒的延时器DL3。DL3的输入信号是锁存器存贮脉冲。这个脉冲的上升沿锁存从A／D转换器来的数字音频信号到U3和U4。
来自锁存器U3／U4的数字音频信号又送入到两个D／A数模转换器中。D／A转换器U22是大台阶同步电路的一部分而D／A转换器U8是重建音频电路的一部分。
来自DL1的负脉冲送入到U7的输入端1脚同时也是在J6－26处的数据存贮L信号。在J6连接器的信号送入调制编码板。数据存贮L信号的上升沿被用来传输锁存器U3和U4数据到调制编码板的锁存器中。
K.3.5 故障检测电路
在A／D转换器板上有电路检测是否收到时钟信号和A／D转换器是否工作正常。故障检测电路使用三个可重触发单稳态多谐振荡器，称为单触发电路。如果故障被检测到转换故障L逻辑信号将变为低电平并且清零在A／D板上和在调制编码板上的两组存贮数据用的锁存器。
K.3.6 单触发工作过程(U13,U14)
单触发电路在每次输出信号的上升或下降沿被探测到后输出一个脉冲。每个单触发电路有三个输入信号；A，B和清零。电路有两个输出：Q和Q非(反相Q)。有一个RC网络联结到每个单触发电路其决定了脉冲的宽度。
下表的逻辑低电平为“0”而逻辑高电平为“1”。UP是一个脉冲的上升沿而down是脉冲的下降沿。X表示可存在0或1两者之一的情况。

A
B
CLEAR
Q
0
UP
1
脉冲(正的)
down
1
1
脉冲
0
1
UP
脉冲
1
X
X
0
X
0
X
0
X
X
0
0
单触发工作过程表
　　可重触发表示在一个输出脉冲期间如果输入触发条件再次发生，R－C阻容网络将被复位而输出脉冲将延长一个RC时间常数。
K.3.6.1 升功率复位(C41,R16,U12-F)
当＋5V电源首次打开，升功率复位－L信号(TP2)将为低电平约5微秒。这个逻辑低电平把故障检测器单触发电路(U13，U14)清零。清零－L信号(TP17)为低电平时将清零A／D锁存器(U3，U4)。数据清零－L信号(J6－28)也是低电平时将清除调制编码板锁存器数据。置所有的锁存器为零5微秒将使功率电源有时间在PA模块打开前加到满电压同时也除去任何在加电期间瞬时进入锁存器的数据。
＋5V电源的初始加电引发通过R16对C41充电并且使反相斯密特触发器U12－F的电压从零开始上升。当电压经过C41超过反相器的阀值时，其输出将变高电平。
如果＋5V供电电源跌落，C41将通过二极管CR13放电。升功率复位－L信号将再次变低电平。
K.3.6.2 时钟故障检测电路(U14－A)
时钟在TP6的频率可以从410kHz到820kHz变化因此其周期是1.2μs到2.5μs。这是单触发电路U14－A电路2脚的输入信号。单触发电路的输出标记为时钟故障－L信号。单触发输出信号脉冲是3.6微秒宽度。只要时钟信号存在单触发电路就不断被重触发而输出则保持为“1”。如果脉冲停止或频率过低单触发电路输出将变低电平。
K.3.6.3 A／D转换器监测电路(U13－A)
从A／D转换器来的在TP5点的数据有效信号DAV在每次转换完成后产生。这个信号的周期是1.2到2.5微秒。这个信号输入到单触发U13－A的2脚。其单触发的输出标记为A／D故障－L信号。单触发电路的输出脉冲宽度为3.6微秒宽。只要数据有效信号存在，则单触发电路将不断被重触发而输出信号保持为“1”。如果脉冲停止或频率太低，则单触发的输出信号将变为低电平。
K.3.6.4 转换器故障指示器(U14－B，U11，DS1)
时钟故障－L信号和A／D转换器故障－L信号送入与门U15－A。这个门的输出是在TP8的转换故障－L信号。如果转换故障－L信号变为低电平，则触发单触发电路U14－B。这个单触发电路的输出为一个在12脚的10微秒的负脉冲。这个低电平通过U15－B和U15－C传输引起清零－L信号变为低电平。这就确保只要有故障就会引起驱动PA模块的相应位被清零至少10微秒的时间。
运算放大器U11B的反相输入端通过分压器R28－R29接入＋1.4V电压，其功能是一个比较器。如果有故障，则U15的6脚将变为低电平然后在U15的5脚而U11的7脚将为－15V电压。这将引起双色发光管LED D81显示红色。如果没有故障，则U15 6脚的电压将高于其5脚，U11的7脚将有＋15V。从而使双色发光管DS1显示绿色。如果一个故障已经产生转换故障H信号将进入到发光二极管LED板A32并且为高电平。
K.3.7 大台阶同步电路
大台阶同步电路在发射机输出每次有一个大台阶发生时产生。对DX10和DX25中当来自A／D芯片的高六位有效信号的任一位变化时就产生一个大台阶同步信号。在DX50机器中当来自A／D芯片的高七位信号的任何一位发生变化时就产生一个大台阶同步信号。
大台阶同步脉冲同步在模拟信号输入板中的“Dither”振荡器。同时大台阶同步信号加入一个微弱的信号到进入A／D芯片的模拟输入信号中。这个微弱信号的大小是为了使在大台阶间非必要的开关全拉动作最少。
K.3.7.1 大台阶同步电路D／A转换器(U22)
数模转换器在电路中用来转换数字音频信号码变回为模拟信号。开关S2决定了将送入D／A的码的位数。开关S2的A部分器件脚号为1脚和4脚。S2的B部分的脚号是2脚和3脚。A和B打开为DX25工作方式，因此有6个高位有效位送入D／A。开关S2的A部分合上为DX50工作方式，有7个高位有效位送入D／A。
D／A转换器的输出在U22的4脚是一个电流信号，它送入R35产生0V～1V电压信号。
K.3.7.2 增益放大电路(U24，U25，U26)
D／A转换器的输出由U24和U25进行放大。放大电路的增益稍高于5倍。U24是一个运算放大器而U25是一个电流放大器，其用来增加驱动下一级的放大器的电流输出能力，同时不降低阶梯波形的指标。
R53－C93的低通滤波器来用滤除高频信号分量。U26是一级缓冲电路。U26的输出通过R70加入到模拟输入信号中。U26输出同时驱动一个差分电路。
K.3.7.3 微分和缓冲电路(U27)
R55和C92形成一个微分电路其在每次瞬态过程发生时产生一个脉冲。此脉冲可以在U27的6角或R63上观察到。来自U27的输出信号是大台阶同步脉冲信号，其送入模拟信号输入板A35的“Dither”振荡器电路。
K.3.8 重构音频模拟信号电路
在A／D转换器板上送入U8的D／A转换器的比特信号被重新生成为音频模拟信号。另一路音频信号来自于发射机输出的包络检测器。在发光二极管LED板A32上这两路信号由包络误差电路进行比较。(请参阅Q部分发光二极管LED板说明有关包络误差电路的分析讨论。)
K.3.8.1 音频模拟信号重构电路D／A转换器(U8)
12位数字音频信号由U8的D／A转换芯片，运算放大器U9和电流放大器U10反变换回模拟信号。未经滤波的D／A转换器电路的输出是在U10的8脚并且可在检测点TP9处观察到。分压器R31－R30提供D／A转换器输出与检测设备负载间的隔离。在TP9点的非滤波输出当用高阻抗探头检测时在0伏到5伏之间变化。
K.3.8.2 重构滤波器(L1，L2，L3，C47，C48，C49)
D／A转换器是有阶梯的。重构滤波器是一个低通滤波器，其通过音频信号分量同时阻止在有阶梯信号中的更高频率分量。这个滤波器平滑输出信号(一个D／A重构滤波器也同时称为平滑滤波器)。这个滤波器的响应近似等同于输出网络的响应，这允许从两个滤波器来的音频信号在发光二极管LED板A32的包络误差电路中进行比较。运算放大器U11使滤波器的输出隔离于负载电路的变化。
K.3.8.3 地信号A，AA，B和底板
在这个电路板(A34)中有四种地信号被使用。地信号A用在数字信号部分。地信号B用在模拟信号部分。地信号AA用在重构音频信号电路。底板地用在两个射频RF采样部分。地信号A和地信号B通过JP1连接在一起其为AD1671数据片的需要指令。地信号A和地信号AA在JP2处连拉在一起。底板地通过使用JP3穿过安装孔2连接到发射板的底板上。
注意当使用检测设备时应避免地信号环流或其它地信号穿过检测设备。
K.3.8.4 稳压器模块
由在板上的稳压集成电路提供出四路稳压电源。U2是一片7815把22V变到15V稳压电压。U18是7915提供从－22V到－15V稳压电压。U21是7905，转换－15V到－5V稳压电压，被A／D芯片U1所使用。
U16是一片LT1123而Q1是MJE1123晶体管。这两部分结合形成＋5V低跃落稳压电源。这个电源的输入电压可以低达＋5.5V而仍具有＋5V的输出电压。它同时也能供给出4A的电流。
U19是78L05其转换＋22V或＋8V到＋5V。两种电源驱动这路稳压电源以防有其中的一路有失效发生。这个＋5V供一个LM339是四路电压比较芯片：U20，其用来监测稳压电源的电压。如果＋15V电源故障则＋15V故障－L信号从＋22V变为0V。如果－15V电源失效则－15V故障L信号从－7V变为－20V。如果＋5V电源故障则＋5故障L信号从＋5V变为0V。

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K.4 维护
K.4.1 印制电路板的维护
请参阅在这本技术手册的第5章有关总的印制电路板维护过程。
K.4.2 调试
K.4.2.1 同步采样信号调相(S1)
同步采样信号调相的调整方法在这个技术手册第5章：维护说明中有关调谐和频率改变操作过程部分阐述。
K.4.2.2 时钟脉冲信号脉宽调整(R78)
此控制电路的调整在本技术手册第五章维护说明的有关调谐和改变频率操作过程部分。
K.4.2.3 数字信号到模拟信号D／A转换的比特选择(S2)
开关S2决定了送入D／A的数字比特位数。开关S2的A部分是1脚和4脚。开关S2的B部分是2脚和3脚。对DX25工作方式A和B都打开，因此有6个高位有效位进入D／A。在DX50工作方式中开关S2的A部分闭合，因此有7个高位有效位送入D／A。

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K.5 寻找故障信息
请参阅在电路图集的电路图839－7855－177。检查点和波形在板上在不同的信号点给出。
备注：
给出的模拟信号幅度(包括重构模拟信号幅度)是在100％调幅射50kw发射机的输出信号。当只有较低的功率电平及调制幅度时，这些模拟信号的幅度将会较低。
K.5.1 特征：彩色状态板转换故障显示器是红色，而发射机工作正常。
如果发射机工作正常但有转换故障显示在LED板上，则问题出在显示电路。检查在模拟信号到数字信号转换器板上的DS1。如果彩色状态板转换故障显示器是红色但A34的DS1是绿色，则测量U12－4的输出信号。
1.如果你测出的是逻辑低电平，则问题出在LED板的显示电路。请参阅Q部分LED板的寻找故障部分。
2.如果你测出的是高电平，则替换U12。
备注：
如果没有射频RF驱动信号在模拟信号到数字信号转换器中的转换故障显示器DS1将显示红色，例如：发射机关闭。这时彩色状态板上的转换故障发光管将仍是绿色，因为当发射机关闭时LED逻辑电路禁止转换故障电平显示。
K.5.2 特征：彩色状态板转换故障显示器是红色，发射机可以开机但无射频功率输出。
K.5.2.1 检查在TP8的逻辑电平
a.如果TP8是高电平，测量U15－5。如果是低电平，则U14已失效。
b.如果TP8是低电平，问题在Eoc－L上。即时钟故障L信号或功率复位L信号。为了隔离在模拟信号到数字信号转换器电路上的原因，检查在U15－1和U5－2上的逻辑电平，然后参考适当的章节。如果1脚是低电平，则“Eoc－L"故障存在；如果2脚是低电平，则“CEL"时钟故障存在。如果两管脚都是低电平，则功率复位－L故障存在。
K.5.2.2 时钟故障L信号：在TP6无信号。
如果在TP6无TTL脉冲，确定采样频率输入在J3－1是有的。因为最大的可能引起无采样频率信号的原因是连接器接触不良而无射频RF驱动将在彩色状态板上引出欠驱动故障。
如果采样频率信号在J3－1有信号，则检查施密特触发器输入U12－5和输出U12－6。如果没有信号，则检查CR13和CR14是否短路或施密特触发器是否失效。如果U12－6的输出信号存在但在TP6没信号则U29或U12的其它部分失效。
K.5.2.3 时钟故障L信号：在TP6有信号存在。
检查频率关键元器件图示使P10在适当位置，同时计算在TP6逻辑信号的频率使之对应你的工作频率。在TP6点的逻辑信号频率应在410kHz与820kHz之间，取决于发射机载波频率。检查发射机的出厂检验数据表，或频率关键远器件图示对应P10的适当位置(因此确定分配器的比例为1或2)。如果在TP6的频率是错误的则P10的位置错误或U29是失效的。
K.5.2.3.1 寻找频率分配器故障
同步二进制计数器U29，对在14脚的输入信号四分频，在这个电路中，输出信号又反馈回输入，得到二分频功能。
为了检查U29的工作状态，先关闭功率放大级。可由在控制器板上的PA关闭开关S5置于OFF(UP)位置可实现这个目的。
除去在P10上的跳转插头，用双踪示波器从U29观察输入和输出信号。 输出信号在U29－14应是在四分之一输入频率的TTL逻辑电平脉冲。
K.5.2.4 EOC－L故障
利用双踪示波器比较在TP3和TP5上的信号时序。如果在TP5处U2的EOC状态输出信号仍为高电平而当在TP3的下一个启始转换脉冲产生时在U13－4处EOC－L信号仍为低电平，这就表明A／D转换芯片IC U2有故障。
K.5.2.5 升功率复位故障
测量在U12－13的电压。当低压电源打开时应当有＋5V直流信号存在。如果没有＋5V直流电压而测量TP15的＋5V直流电源是正确的，则可能是电容C41失效。如果在U12－13有＋5V直流电压信号，但TP1是逻辑低电平则替换U12。

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K.6 技术辅助措施
请参阅在目录页后的技术辅助方法。

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K.7 可替换部分的维修
请参阅包括在目录页后的可替换部分维修。

表K－1 模拟信号到数字信号转换板A34，控制和显示
元件
功能与说明
DS1
当A／D转换器失效产生发光指示。这种指示在状态显示板和外部接口电路也有。
F1
当＋15V电源故障时保护＋22V输入电源
F2
当＋5V电源故障时保护＋8V输入电源
F3
当－15V电源故障时保护－22V输入电源
JP10
选择A／D采样的分频比率(除1，2或3)，参阅电路图或关键频率元件图示。
JP11
当在位置1－2和3－4使用射频RF采样相位校正电路
R78
调整对A／D转换器的编码脉冲的宽度。
R4
在A／D转换器上的电压偏移误差补偿。
S1
关键频率调定；调整RF采样相位使PA模块在RF过零处打开或关闭。
S2
在DX10发射机中开关的A、B都打开

在DX25发射机中开关的A部分闭合

在DX50中S2A和S2B都闭合

表K－2 模拟信号到数字信号转换板A34检测点
元件
功能与说明
TP1
在A／D芯片中被转换成数字量的音频＋直流模拟信号
TP2
升功率复位L逻辑信号为有效低电平
TP3
起动A／D芯片进行转换的A／D编码开始信号
TP4
＋15V失效L信号，当＋15V不工作时为0V。
TP5
数据可用DAV，当A／D转换完成此逻辑电平为低电平
TP6
时钟，此信号用来产生编码开始脉冲
TP7
锁存器选遍，此信号存贮数据到U3和U4锁存器
TP8
当A／D故障或时钟故障信号为低电平时为低电平信号
TP9
未滤波重构音频信号
TP10
地信号AA(重构音频信号地)
TP11
＋5V电源故障，当＋5V电源不工作输出信号为0伏
TP12
－15V稳压电源输出
TP13
＋15V稳压电源输出
TP14
－15V电源故障，当－15V电源不工作输出信号为－20伏
TP15
＋5V电源输出
TP16
地信号B(模拟信号地)
TP17
清零L信号，此信号低电平有效
TP18
地信号B(模拟信号地)
TP19
地信号A(数字信号地)
TP20
地信号A(数字信号地)
TP21
地信号A(数字信号地)
TP22
－5V电源输出
图K－1 模拟信号到数字信号转换器板(A34)