DX型中波发射机PB200单元控制板时钟电路工作原理

【摘 要】DX型中波发射机系美国哈里斯公司生产，对大功率DX型中波发射机来讲，最小单元为PB200（DX-200），即额定功率200kW，通过相应并机网络组成DX-400、DX-600、DX-1000、DX-1200等全固态数字调幅中波发射机，DX型中波发射机的控制线路比较复杂，并且大量地采用EPLD（可擦拭可编程逻辑器件）和PAL（可编程阵列逻辑电路）等器件，这些器件均需要外部时钟信号进行协调工作。本文主要介绍DX型中波发射机中PB200单元控制板时钟电路工作原理。

【关键词】DX型中波发射机 控制板 555集成定时器 占空比 计数器

1 前言

PB200单元控制板的作用是提供低、中、高功率电平下实行本地/远程步进启动的顺序控制，监视PB200单元工作状态，对外部或内部故障情况进行保护性响应及提供故障状态指示。下面分别介绍控制板时钟电路采用器件和时钟电路的工作原理。

2 555集成定时器工作原理

在数字电路系统中，为了使各部分控制电路在时间上协调动作，需要有一个统一的时间基准，用来产生时间基准信号的电路称为时基电路。555集成定时器就是其中一种，它是由模拟电路与数字电路组合而成多功能中规模集成电路，只要配少量外部器件，就可组成触发器、振荡器等电路。图1A所示555集成定时器的外形引脚图。

其中1脚为电源地端；2脚为触发端；3脚为输出端；4脚为强制复位端；5脚为阈值电压控制端；6脚为阈值端；7脚为放电端；8脚为电源电压端。图1B所示555集成定时器原理框图，整个电路包括分压器、比较器、基本RS触发器、放电开关和输出级五部分。

（1）分压器：由三只5kΩ电阻串联组成分压器，其上端接电源（8脚），下端接地（1脚），为两个比较器C1、C2提供基准电平。使比较器C1“-” （5脚）端接基准电平 ，比较器C2“+”端接 。如果在控制端（5脚）外加控制电压，可以改变两个比较器的基准电平。不用外加控制电压时，可用0.01uF的电容使5脚交流接地，旁路高频干扰。

（2）比较器：C1、C2是两个比较器。其“+”端是同相输入端，“-”端是反相输入端。由于比较器的灵敏度很高，当同相输入端电平略大于反相端输入电平时，其输出端为高电平；反之，输出低电平。因此，当高电平触发端（6脚）的触发电平大于 时，比较器C1输出为高电平；反之输出低电平。当低电平触发端（2脚）的触发电平略小于 时，比较器C2输出为高电平；反之，输出为低电平。

（3）基本RS触发器：基本RS触发器主要由或非门G1、G2构成，比较器C1和C2的输出端就是基本RS触发器的输入端R和S。因此，基本RS触发器的输出状态（3脚）受6脚和2脚的输入电平控制。图中的4脚是低电平复位端，如果在4脚施加低电平，此信号经G0（非门）输出高电平，再经G3（或非门）输出低电平，然后经G4（非门）输出高电平，再经G5（非门）使3脚输出低电平。平时一般将4脚接电源Vcc，取消强制复位功能。

（4）放电开关：NPN型晶体管三极管VT构成放电开关，基极接基本RS触发器G4（非门）输出端。假设4端接电源Vcc时，取消强制复位功能，G0输出为低电平，当 =0时，经G3输出高电平，然后经G4输出低电平，VT的基极电位为低电平，VT截止；反之，当 =1时，VT饱和导通。可见VT作为放电开关，其通断状态由触发器的状态决定。

（5）输出级：由基本RS触发器的输出端 驱动，该输出级通常为推挽式电路，或是简单的缓冲器，通常能够提供 200mA的输出电流。

图1C所示555集成定时器构成的无稳态自激多谐振荡器。其工作原理：接通电源后，Vcc经R1、R2给电容C充电。由于电容C上的电压不能突变，电源刚接通时VC< ，所以555定时器内部比较器C1输出低电平，C2输出高电平，即R=0，S=1，基本RS触发器置1，输出端Q为高电平。此时 =0，使内部放电管截止。当VC上升到大于 时，R=1，S=1，基本RS触发器状态不变，输出端Q仍为高电平。

当VC上升到略大于 时，R=1，S=0，基本RS触发器置0，输出端Q为低电平，这时 =1，使内部放电管饱和导通。于是电容C经R2和内部放电管放电，VC按指数规律减小。

当VC下降略小于 时，内部比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器置1，输出端Q为高电平。这时， =0，内部放电管截止。于是电容C放电结束，并重新开始充电。如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。

占空比定义为在一个振荡周期内输出为高电平所占时间的百分比。在充电期间T充内，输出为高电平；在放电期间T放内，输出为低电平。因此占空比为

3 74HC161同步计数器工作原理

74HC161为4位二进制同步加法计数器，带异位清零端，具有输出保持功能，具有n位级联进位输出端。图2A所示74HC161同步计数器引脚图：

其中： ：异步清零端。低电平有效，即该端为低电平时计数器内部的四个触发器清零。它的作用不受CLK脉冲的影响。CLK：时钟脉冲输入端，即计数器脉冲输入端。上升沿有效。RCO：动态进位输出端。用来作n位级联使用。高电平有效，即通常处于低电平，出现进位信号时为高电平。进位信号为正脉冲。 ：同步预置控制端。低电平有效，即该端为低电平时，可以通过输入数据端A、B、C、D对输出状态进行预置。该端通常应为高电平。A、B、C、D：输入数据端。预置时向各输入数据端送入数据，就可使相应的输出端QA、QB、QC、QD的状态为输入端的数据。QA、QB、QC、QD：计数器状态输出端。QD为最高位，QA为最低位。QD可作十六分频输出端，QC可作八分频输出端，QB可作四分频输出端，QA可作二分频输出端。ENT、ENP：使能端。在计数过程中使能端必须均为高电平，一旦有其中一个使能端ENT或ENP为低电平时，计数器禁止计数，计数器保持禁止之前的状态。

图2B所示74HC161同步计数器功能表。

4 控制器板时钟电路工作原理

控制板时钟电路主要由一只555集成定时器与外围的电阻、电容构成无稳态自激多谐振荡器，产生8kHz的时钟信号；它的输出与五只74HC161同步计数器相连构成分频器，分别输出4kHz、128Hz、64Hz、32Hz、16Hz、1/64Hz的时钟脉冲信号，这些信号分别送到各PAL和EPLD中，提供相应的控制。图3所示PB200单元控制器板上时钟信号产生电路。

U20（555定时器）与R16、R15、C70等元器件接成无稳态自激多谐振荡器。因为外围电阻、电容数值误差很大，因此时钟脉冲精度不高。

U15、U16、U17、U18、U19 （74HC161）串在一起构成五级分频器，它们的3（A）、4（B）、5（C）、6（D）引脚均接地为低电平；555时基电路输出的8KHz时钟信号都送到2脚（CLK）中去，U15的1、9、10、7脚接高电平，U15-14（QA）为二分频输出端，输出4KHz时钟脉冲信号。

U15-15（RCO）与U16-10（ENT）相连，当对8KHz时钟脉冲信号进行十六分频后（ ），U15-15输出高电平，U16计数器开始工作，U16-13（QB）为四分频输出端，输出128Hz时钟脉冲信号；U16-12（QC）为八分频输出端，输出64Hz时钟脉冲信号；U16-11（QD）为十六分频输出端，输出32Hz时钟脉冲信号。

U16-15（RCO）与U17-10（ENT）相连，当对500Hz时钟脉冲信号进行十六分频后（ ），U16-15输出高电平，U17计数器开始工作，U17-14（QA）为二分频输出端，输出16Hz时钟脉冲信号。

U17-15（RCO）与U18-10（ENT）相连，当对32Hz时钟脉冲信号进行十六分频后（ ），U17-15输出高电平，U18计数器开始工作。

U18-15（RCO）与U19-10（ENT）相连，当对2Hz时钟脉冲信号进行十六分频后（ ），U18-15输出高电平，U19计数器开始工作，U19-12（QC）为八分频输出端输出 Hz时钟脉冲信号。

另外，我们可以从图3上看到CUL信号接到U17-1、U18-1、U19-1脚（ ），CUL信号是低压电源故障信号，正常时为高电平；当控制板出现低压电源故障时，U17、U18、U19计数器被异步清零，它们的输出均为低电平，这样16Hz、 Hz的时钟脉冲无输出。

5 结语

虽然DX型中波发射机的控制线路错综复杂，如果对它的每一只元器件功能都非常熟悉的话，再把它们连在一起进行分析，那么我们就会发现，对发射机设备的学习和维护将变得很轻松。所以说，基础知识的学习和运用十分重要。希望本文能给同行们带来一些帮助。

作者简介：于春洪（1966—），女，北京人，本科，北京师范学院（现为首都师范大学），高级工程师，研究方向：无线电台管理局教育培训。