吉兆GME1114型JUHF 10kW发射机功放指示电路工作原理

　　一、功放模块原理简介　　
　　
　　CME1114型lOkW电视发射机由32个450W功放模块组成功率放大部分。每个功放模块由4只BLF861A场效应管组成末级放大。BLF861A为Philip公司出产，单只BLF861A在AB类工作时最大能提供260W功率输出。每个BLF861A和与之相连接的输入输出匹配电路构成一个BLF861A单管放大器。两个BLF861A单管放大器和900正交电桥构成一组平衡放大器。两组这样的平衡放大器再用同相的二合成器进行功率合成，得到大于450W功率输出的功放模块。

　　BLF861A场效应管放大器的输入和输出匹配网络中都使用由微带线构成的平衡，不平衡转换。因为BLF861A为推挽型对管，要求平衡输入平衡输出，而通常功率传输都采用不平衡的电缆或微带，故而需要转换。

　　每个功放模块中共有7只功放管，原理框图如下图所示。其中预推动级使用两只BLF1046(A1、A2)构成推挽功放，工作在A类状态，每只管子静态工作电流为0.6A，这两只管子由一个电流取样电路供电，所以在显示界面看到的电流值是这两只功放管工作电流的和。推动级由一只工作于AB类的BLF861A (A3)构成，静态电流为0,7A。末级功放由凹只BLF861A(A4—A7)构成，工作于AB类，静态电流也是0.7A。

　　二、功放模块指示电路原理
　　
　　功放模块内部的指示电路对功放的l1个模拟量进行取样测量后送到控制指示板( CTRLIOB)进行处理。这些模拟量分别是功放管电流J1~17、主电源电压、输入功率、输出功率、平衡功率l、平衡功率2。这Il组模拟量经取样电路变成电压值分别送人模拟量开关电路CD4067的各个输入端，CD4067根据单片机指令选择出一路信号送入MAX1241进行A/D转换，转换后的数据送入单片机AT89C2051．单片机通过MAX3085接口电路与整机主控板进行通讯，将监测数据发送到主控板。指示部分的原理框图如下图所示

　　三、各功能指示电路原理
　　
　　1．功放管电流检测取样放大电路
　　
　　原电流取样电路较为复杂，现以末级功放管A4电流取样电路为例介绍其原理，另外几个功放管的电路只是取样电阻阻值有变化，电路原理完全相同。将原电路简化后的电路如下图所示。

　　+32V主电源电压经过采样电阻Rl送到末级功放管．R1使用4只0.05Ω贴片电阻并联。电源电压经电阻R2、P2、R3分压后送人运放LM358的正端，为取样电路提供参考电压。经过采样电阻降压后的电压经过电阻R4、R5分压送人运放的负端，该点的电压反映了功放电流流过电阻Rl后的压降。在这里采用分压电阻的目的是降低运放的输入电压，因为+32V已经超过了运放的极限输入电压，不能直接送人运放。在不考虑输入电压的情况下该电路应该如下图所示。

　　取样电阻Rl对工作电流进行取样，将电流信号转换为电压信号．IC2A与”对Rl两端的电压进行放大．Tl的集电极接到IC2A的同相输入端，获得完全的负反馈响应，由于运放的输入阻抗非常高，输入端电流可以忽略不计，所以流过R41和R40的电流是相等的。

　　末级功放管静态工作电流为0,7A．此时Rl两端的电压约为8.75mV．动态T作电流约4.5A．Rl两端的电压约为56mV。调试时可以用高精度万用表测量Rl两端电压，粗略计算功放管工作电流。静态工作时IC2A的(1)脚电压应为0.7V左右。

　　IC2B是一级由运放构成的同相跟随器，用于提高输出负载能力，实现阻抗变换。

　　2．模拟量选择与A/D转换电路
　　
　　模拟量选择由CD4067电路为核心组成，CD4067是一块24脚的数字集成电路，有16个模拟量输入通道，它相当于一个单刀十六掷开关，具体接通哪一通道，由输入地址码ABCD来决定。该电路的24脚是电源端，接5v．(12)脚接地。(1)脚是公共输入，输出端，根据地址码ABCD的值决定该脚与哪一路信号导通，(15)脚(INH)是控制脚，当INH=1时，所有通道与公共端均不导通。在本机中该脚悬空。(2)一(8)脚和(16)一(23)脚是模拟量输入端，取样电路送来的电压信号分别接到各个相应的管脚。其各个管脚的功能如下图所示。

　　由CD4067选择出来的模拟电压送人由MAX1241组成的A/D变换电路。MAX1241是一颗低功耗的12bit串行模拟，数字转换电路，共有8个管脚，(1)脚是电源输入端，(2)脚(AIN)是模拟信号输入端，输入电压一般不应超过3V．过大会烧掉芯片。MAX1241可以在9μs内实现将输入信号转换为数字信号。(3)脚(SHDN)是关断控制输入端，利用奠可实现的两种工作模式切换，将(3)脚接低电平．1241将工作于关断模式，输入电流可减少至10I_LA以下，处于节能状态；若外接高电平．1241是标准工作模式，可实现模数转换，在本机中该脚直接接至电源端，一直处于标准工作模式。管脚(4)是基准电压，需外接4.7μF的电容。(5)脚是接地端。管脚(6)是数据输出端，当其由0翻转为高电平时，表示数据转换完成，可以读数据了。(7)脚是片选端，低电平有效。管脚(8)是外部读数时钟脉冲输入端，最高频率可达2.1MHz．当数据转换完成，输入外部读数时钟，每个读数时钟脉冲的上升沿读出一位数据，数据读出的顺序是由高位到低位，第一个读数时钟脉冲的下降沿表示数据输出开始．MAX1241是l2位模一数转换器，所以要完整地读出转换数据，至少需要外部输入13个脉冲。

　　MAX1241芯片内部具有采样，保持电路，因此无需外部保持电容和采样，保持电路．．MAX1241内部电路原理及管脚功能见下图。MAX1241的控制线SCLK、cs、DOUT可与单片机89C2051的通用I，0口直接相连，无需任何接口变换。

　　3.AT89C2051单片机及看门狗电路
　　
　　单片机与接口部分电路见下图。该发射机功放指示电路的核心部分使用r一块AT89C2051单片机，它只有20个引脚，可以看作是89C51的简化版，适用于I／0数据量较小的场合。其主要特点为采用Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。89C2051可以使用的电源电压为2.7V~6V．在本机中与其他电路共用5v电源。89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器．128字节的片内RAM。

　　89C2051(20)脚接5v电源，(10)脚接地；(4)、(5)脚接晶振，构成时钟振荡器；(1)脚是复位端，与看门狗电路连接并受控。Pl口共8脚，是准双向端口。P3口共7脚，也是准双l向端口，而且部分P3口有第二功能，如P3.0、P3.1具有串行通汛功能．P3.2、P3.3具有中断输入功能，P3.4、P3.5具有定时器输入功能、89C2051的引脚驱动能力比较强，Pl、P3口的下拉能力均可达到20mA。

　　89C2051的(16)~(19)脚在本电路中作为功放地址编码开关输入端，4个开关的状态（0或1）决定了该功放模块的地址。89C2051片内不合WatchDog．如果没有看门狗电路．单片机在死机后，只有人工复位才能走出死循环，执行正常的程序流程。为了保证单片机工作的稳定，不会进入死循环状态，必须在电路中增加看门狗电路。

　　目前用得最广泛的看门狗实际上是一个特殊的定时器DogTimer。DogTimer按固定速率计时，计满预定时间就发出复位指令使单片机复位。如果每次在DogTimer发出复位指令前就强行让DogTimer清零，看门狗就一直不会发出复位指令了。清零脉冲i由CPU发出，在单片机程序中每隔一段语句放一个清零语句-FeedDog，以保证程序正常运行时DogTimer不会溢出。一旦程序进入死循环，单片机将不能及时发送Feed-Dog指令，DogTimer计数满足条件后将发出复位指令，指示单片机复位，跳出这个死循环，这样单片机又能正常工作了。

　　在本机中使用了IMP813L构成的电源监测与看门狗电路。IMP813L作用主要有两个，一是在上电、掉电、电压降低时提供复位电平，二是看门狗定时器。IMP813L共有8个管脚，其中(2)脚接5v电源，(3)脚接地，(4)脚足电压监测输入(PFI)，(5)脚是电压故障报警输出(PFO)，在本机中电压监测报警及电压降低状态的复位功能没有使用，(4)、(5)脚是悬空的。(1)脚是手动复位端(MR)．低电平有效，本机中该脚接地。(6)脚是看门狗输入端(WDI)．控制内部看门狗定时器。

　　WDI端保持高电平或低电平达1.6秒可使内部定时器完成计数，并将WDO变为低电平。将WDI悬空或连接一个高阻抗三态缓冲器将禁止看门狗功能。内部看门狗定时器清零的条件有三种：发生复位、WDI处于三态、WDI检测到一个上升沿或下降沿。(8)脚是看门狗输出(WDO)，当内部看门狗定时器超时1.6秒时，WDO拉至低电平，并直到看门狗被清零才变为高电平。本电路中(8)脚也没有使用，直接接地。(7)脚是RESET输出端，接到单片机的RESET端，触发后产生200ms的正脉冲(89C2051属于高电平复位)，并只要VCC低于复位门限(4.65V)，它就保持高电平。在Vcc上升超过复位门限或MR端曲低电平变为高电平之后，RESET仍保持高电平200ms。本机电路中WDO端与MR端连在一起，看门狗超时后将会触发RESET．使89C2051复位，从而摆脱死循环状态。

　　4．RS-485接口电路
　　
　　RS-485标准是从RS-232发展而来的一种通讯方式，它克服了RS-232标准传输距离短、抗干扰能力差等缺点，RS-485标准采用差分传输方式，只需要A、B、地3根线就能进行传输(A、B线必须是双绞线)，传输速率也大大提高，最高能够达到IOMbps（传输距离与传输速率有关，在lOMbps时可以传输15m，在90khps时传输距离能达到1200m)。RS-485标准允许多个发送器连接到同一条总线上，就是说所有发送器都是并联的，连接非常简单。RS-485支持32个节点，但是只能有一个主设备，就是说可以有一台主设备带多个从设备，所以非常适合集中控制与分散受控单元的情况使用。这种接口在分布式工业测控电路中应用非常广泛。MAX3085是一个具有失效保护功能的RS485接口，传输速率可达500kbps．为半双工通讯。MAX3085通过两个引脚RE(2)脚，低电平有效）和DE（(3)脚）来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时．MAX3085数据输入有效；当DE为高电平时．MAX3085数据输出有效。在半双工使用中，可以将这两个脚直接桐连，然后由单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了，在本电路中就是这样连接的。(1)脚为数据输入端(RO)，(4)脚为数据输出端(DI)．分别与单片机的串行通讯端口(2)脚(P3．o)和(3)脚(P3.1)相连接，实现与单片机的通讯。

　　四、常见故障及排除
　　
　　指示电路常见的故障一般有指示不准、指示一直为零等几种。出现故障后一般应首先测量运放输入、输出电压，运放的输入端电压正端和负端都在12.6V左右，静态工作时差距不大，运放输出端静态一般在0.7V左右，偏离过大就是某部分电路出现了故障。该系列发射机指示电路最容易出现的故障主要有以下几种：

　　1．功放工作参数指示偏离较大。在使用过程中我们发现，新发射机在经过一段时间工作后，好多指示数值与实际工作数据不符，偏离较大，但是显示数值能随发射机工作状态变化而变化。造成这种故障的原因是采样放大电路部分元件经过一段时间使用后，特性参数发生了变化，导致显示数值偏离较大，这种情况在微调相应电路电位器后可以修复，并且以后基本不会再变。

　　2．功放管电流指示一直为0．且调整电位器不能改变。出现这种故障的原因一般是因为接运放正端的电容漏电造成运放正端电位过低。

　　有时候运放损坏或者接运放正端的分压电阻变质也有可能造成此类故障。

　　3．不论静态还是动态，功放管电流指示一直为某一最高值不变，且调整电位器不能改变。 ．出现这种故障的原因一般是因为接在运放负端的电容漏电或分压电阻变质造成运放正端电位过低。更换相应故障元件即可解决。