王桂祿

【關(guān)鍵詞】TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī) A4音頻通路板 控制小盒 LF353N JFET輸入型雙運(yùn)放 集成電路 NPN和PNP構(gòu)成的互補(bǔ)射極跟隨器

1 前言

北京廣播器材廠(chǎng)在TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)的1A8A4音頻通路板中，大量運(yùn)用了LF353NJFET輸入型雙運(yùn)放集成電路。音頻通路板的主要作用是把從發(fā)射機(jī)PSM小盒的輸入輸出板來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行初期處理，以利于后期的A/D變換處理。初期處理是將音頻信號(hào)和一個(gè)直流和一個(gè)超音頻三角波疊加，復(fù)合成一個(gè)復(fù)合信號(hào)輸出至1A8A6（快速變換器單元）。它還包含有末級(jí)簾柵壓控制電路、浮動(dòng)載波電路、2.25MHz時(shí)鐘發(fā)生電路及快速變換器基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路等。LF353N集成電路在音頻通路板中大部分應(yīng)用于電壓跟隨器和信號(hào)放大器。

2 介紹LF353N集成電路

LF353N JFET輸入型雙運(yùn)放集成電路是把兩個(gè)通用型運(yùn)算放大器集成在一個(gè)單片上，其特點(diǎn)是：具有增益高，共模抑制比高、共模范圍寬、補(bǔ)償簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，兩運(yùn)放之間溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。兩運(yùn)放在各自的輸入、輸出，電源及校正電容引出端，使用方便?？蓮V泛用于各種模擬運(yùn)算器，有源濾波器，波形發(fā)生器，數(shù)據(jù)放大器等大量使用運(yùn)放的場(chǎng)合。

LF353N工作穩(wěn)定，適用于具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際工作電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。LF353N的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，此類(lèi)電路設(shè)計(jì)在目前的功率運(yùn)算放大器集成電路設(shè)計(jì)中大量使用：輸入放大級(jí)是由兩只P溝道JFET組成的共源極差分電路，并且用鏡像恒流源做負(fù)載來(lái)提高增益；在輸入差分放大級(jí)和主電壓放大級(jí)之間是一個(gè)由射極跟隨器構(gòu)成的電流放大級(jí)，用來(lái)提高主電壓放大級(jí)的輸入阻抗和共源極差分電路的負(fù)載增益；主電壓放大級(jí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單級(jí)共射極放大電路，為了保證放大器的穩(wěn)定性，在主電壓放大級(jí)的輸出端到輸入差分放大級(jí)的輸出端加入了一個(gè)電容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，跟補(bǔ)償電容并聯(lián)的二極管保證單級(jí)共射極放大電路構(gòu)成的主電壓放大級(jí)不進(jìn)入飽和狀態(tài)工作；輸出電流放大級(jí)是NPN和PNP構(gòu)成的互補(bǔ)射極跟隨器，兩個(gè)100Ω的電阻用來(lái)穩(wěn)定輸出電流放大級(jí)的靜態(tài)電流，200Ω的電阻用來(lái)限制輸出短路電流。其電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 LF353N在TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)中的運(yùn)用

LF353N JFET輸入型雙運(yùn)放集成電路作為線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器主要用在音頻信號(hào)的控制通路中，如圖2。在電路中輸入a信號(hào)為發(fā)射機(jī)的音頻+直流+三角波的復(fù)合信號(hào)，在送到U3-LF353N集成電路的3腳“+輸入”之前，加了一個(gè)允許輸入控制，當(dāng)發(fā)射機(jī)在正常工作且有功率輸出后b信號(hào)工作指令低電平，Q16工作在截止?fàn)顟B(tài)，信號(hào)通過(guò)U3射級(jí)跟隨器送到U2-LM393N比較器的負(fù)輸入端，開(kāi)始對(duì)a信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)音頻+直流+三角波的復(fù)合信號(hào)峰值超過(guò)9.2Vp-p時(shí)，比較器U2動(dòng)作，輸出低電平，發(fā)射機(jī)進(jìn)行切頂?shù)牧鞒?，觸發(fā)降功率電路自動(dòng)降功率，另一路送到RS觸發(fā)器，在沒(méi)有復(fù)位信號(hào)的時(shí)候，點(diǎn)亮面板的降功率指示燈，同時(shí)這個(gè)指示燈在降功率結(jié)束后依然點(diǎn)亮，需要人工復(fù)位后才熄滅。當(dāng)發(fā)射機(jī)在非正常時(shí)工作或者沒(méi)有功率輸出的情況下，b信號(hào)工作指令為高電平，Q16導(dǎo)通，將送到U3射級(jí)跟隨器的a信號(hào)接地，確保U2比較器的“-輸入”端不受a信號(hào)的影響。

4 LF353N電路故障時(shí)在TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)中的現(xiàn)象和處理方法

4.1 發(fā)射機(jī)切頂指示故障燈常亮

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)在停機(jī)檢修后試機(jī)，發(fā)現(xiàn)過(guò)荷保護(hù)及PSM控制裝置小盒的切頂故障燈常亮，復(fù)位后故障等依然常亮。關(guān)斷發(fā)射機(jī)的燈絲和風(fēng)水電源后，將整機(jī)低壓電源斷電1分鐘，重新加低壓電源后切頂故障消失，等過(guò)5、6分鐘后故障燈又出現(xiàn)。

故障處理：根據(jù)故障現(xiàn)象，可以判斷為3種原因，首先是過(guò)荷保護(hù)及PSM控制裝置小盒邏輯錯(cuò)誤，更換后小盒后加電故障依然存在；跟換PSM控制小盒A4音頻通路板，故障依然存在；用三用表測(cè)量PSM控制小盒A4音頻通路板集成電路U2-LM393N的5、6、7腳電壓，5腳為9.2V，6腳為13.1V，7腳輸出為0.13V，說(shuō)明U2工作正常，比較器的“-輸入端”大于“+輸入端”，輸出為低電平；測(cè)量U3-LF353N的1、2、3腳電壓，3腳為0.1V，2腳為13.1V，1腳輸出為13.1V，說(shuō)明U2工作不正常，射級(jí)跟隨器的輸出電壓應(yīng)該等于輸入電壓；跟換一個(gè)LF353N集成電路后測(cè)量，故障依然不真常；測(cè)量其供電電源，8腳為15.1V，4腳為0.17V，4腳供電不正常，應(yīng)該是-15V負(fù)電源；往前測(cè)量A4音頻通路板的-15V電源通路，測(cè)量穩(wěn)壓集成電路U20-7915CT的1、2、3腳的電壓，1腳為0V，2腳為0.17V，3腳輸出為0.17V，說(shuō)明U20的輸入電源不正常；測(cè)量PSM控制小盒的低壓電源板，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管U2-CW7924CK的輸出為0V，正常工作為-24V。更換PSM控制小盒的低壓電源板后，發(fā)射機(jī)工作正常。

故障分析：為了更好的判斷故障，在檢修間搭起了PSM控制小盒的平臺(tái)，將U3-LF353N的一腳和2腳跳開(kāi)與管座的連接，單獨(dú)將集成電路1腳與2腳連在一起，并通過(guò)1kΩ的電阻接地，斷開(kāi)PSM控制小盒的低壓電源板的-24V后測(cè)量，發(fā)現(xiàn)切頂?shù)墓收闲盘?hào)又出現(xiàn)。查找該集成電路的參數(shù)，LF353N的供電是共模輸入電壓相等的正電源負(fù)電源，當(dāng)負(fù)共模電壓波動(dòng)在3V的負(fù)電源時(shí)，放大器工作在正常放大模式；當(dāng)負(fù)共模輸入電壓失調(diào)，即超過(guò)了規(guī)定的共模電壓的門(mén)限，無(wú)論是輸入是多少，運(yùn)放將迫使輸出到一個(gè)高狀態(tài)，可能導(dǎo)致一個(gè)反轉(zhuǎn)的輸出階段。而當(dāng)共模供電電壓恢復(fù)正常時(shí)，鎖存器解鎖，因次允許輸入信號(hào)正常輸入，從而LF353N運(yùn)算放大器工作在在一個(gè)正常的運(yùn)行模式。

維護(hù)和改進(jìn)方法：首先應(yīng)將原來(lái)的PSM控制小盒的低壓電源板進(jìn)行改進(jìn)，將電壓的輸出進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用表針或數(shù)字表頭來(lái)指示電壓，能減少判斷故障的時(shí)間；第二是將LF353N集成電路更換成LF353P，經(jīng)過(guò)測(cè)試，LF353P在負(fù)電源供電電壓變化超過(guò)門(mén)限時(shí)，輸入電壓只要大于負(fù)電源電壓，輸出電壓等于輸入電壓，避免了判斷集成電路故障的時(shí)間。當(dāng)發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，由于切頂故障會(huì)動(dòng)作發(fā)射機(jī)降功率，所以在加功率時(shí)必須功率復(fù)位或者按手動(dòng)升功率，發(fā)射機(jī)功率才能恢復(fù)到正常狀態(tài)。

4.2 發(fā)射機(jī)播出時(shí)切頂指示故障燈常閃亮

發(fā)射機(jī)播出時(shí)切頂指示故障燈常閃亮，發(fā)射機(jī)降功率。出現(xiàn)此類(lèi)故障有兩種情況：一是當(dāng)調(diào)制器功率模塊損壞超過(guò)8塊時(shí)，（載波功率正常時(shí)開(kāi)通20塊，100%調(diào)制時(shí)開(kāi)通40塊，）為了保證100%調(diào)制信號(hào)的正常輸出，需要將發(fā)射機(jī)的功率自動(dòng)降低，載波開(kāi)通模塊數(shù)減少，調(diào)制開(kāi)通模塊也相應(yīng)減少，滿(mǎn)足100%調(diào)制時(shí)發(fā)射機(jī)輸出射頻信號(hào)的波形不發(fā)射畸變。第二種是當(dāng)a信號(hào)過(guò)大，超過(guò)載波電平9.2V時(shí)，發(fā)射機(jī)切頂動(dòng)作，降低發(fā)射機(jī)功率，保證調(diào)幅信號(hào)的正常輸出，確保高末電子管的屏級(jí)電壓不過(guò)壓保護(hù)或者過(guò)流保護(hù)。

5 總結(jié)

我們通過(guò)描述LF353N的工作狀態(tài)和性能，和在TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)中的運(yùn)用和引起的故障描述，提高我們對(duì)LF353N集成電路的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)其在TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)中的作用，提高我們對(duì)TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)的維護(hù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]黃曉兵等編著.TBH-522型150kW短波發(fā)射機(jī)維護(hù)手冊(cè)[M].北京：新聞出版廣電總局無(wú)線(xiàn)局出版，2005.

[2]郭寶璽編著.大功率新型短波發(fā)射機(jī)射放技術(shù)[M].北京：新聞出版廣電總局無(wú)線(xiàn)局出版，2012.

[3]劉洪才編著.中短波廣播發(fā)射機(jī)[M].新聞出版廣電總局無(wú)線(xiàn)局出版，2014.

[4]李天德等編著.廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊(cè)[M].北京：新聞出版廣電總局無(wú)線(xiàn)局出版，2009.