中波发射机调幅检波器简述

2018-03-27徐进唐昭张捷

西部广播电视 2018年4期

关键词：彩条检波器电平

徐进唐昭张捷

安全播出是发射台工作的第一要务，如何提高发射台的安全播出工作水平成为发射台技术工作者思考的问题。而建立直观、可靠的发射设备监控、检测、显示设施成为十分必要的工作。

总局对发射台提出的要求是双满（满功率、满调幅度），这就要求实时掌握发射机状态。使用检波器调幅度检测显示系统，能够直观并及时地观察到输出调幅度的变化。

检波器在发射机系统的位置如图1所示。

图1 信号流程图

1 新检波器设计思路及要求

陕西广播电视台第一发射台原自主设计制作的检波器是一个无源的设备，功能比较简单，只负责提供控制桌彩条仪信号，无信号放大功能、无隔离功能、抗干扰程度低，无法调整信号强度，只有主备机两路输入接口。原检波器基本满足原先的工作条件，但在机房自动化控制程度提高后，就需要进行必要的升级改造。

在台领导的要求及支持带领下，本台技术骨干经过仔细研究和讨论，决定对原检波器进行改造，自主研发新的检波器系统，并决定加入音频调幅度显示功能。

新检波器设计要求如下。

①本台有2套频率，均为一主用两备用3部发射机，所以新检波器每个工作频率的采样输入接口必须改为3路输入接口。②需采用有源的信号放大及信号调整线路。③机房自动化程度提高后，需对其他设备及信号有隔离作用，并具有较高的抗干扰能力。④新检波器将安装于信号柜中，需设有音频调幅度显示功能，便于值班员直观地观测到发射机的工作情况。⑤便于升级，可应用于多套频率、多部发射机的取样检波及音频显示。

2 两个关键IC的选择

新的检波器，主要分为两大部分，一是放大电路，二是音频调幅度显示电路。放大电路决定采用较为成熟的TL082两路放大集成电路，其内部线路如图2所示。

TL082是一通用的J-FET双运算放大器，有较低输入偏置电压和偏移电流；输出设有短路保护，输入级具有较高的输入阻抗，内建频率补偿电路，较高的压摆率。最大工作电压为±18 V。

音频调制度显示电路决定采用LM3914。其内部线路如图3所示。

图2 TL082的内部框图

图3 LM3914内部框图

如图3所示，利用集成电路LM3914及少量元件即可制成一个通用的电平显示器[1]，靠10个LED作为输入端电平变化规律的即时显示，非常直观和方便。它内部含有10个相同的电压比较器，其输出端可以分别直接驱动外接的10只发光二极管（LED1—LEDl0）作条状显示或点状显示。它们的反相输入端并联在一起，并通过一个缓冲器接到输入端5脚。而10个同相输入端分别接到由10个精密电阻串联而成的多级分压器上。而这个分压器的两端在内部没有与其他电路或公共端相连，而是直接由4脚/6脚引出，通常将之称为悬浮式，这样使得应用电路的设计更加灵活和方便。此集成电路内部还包含一个悬浮式1.25 V的标准电压源，直接由7脚/8脚引出。分压器两端4脚/6脚即可直接接1.25 V的标准电压源，也可外接设定的其他电压值。点状或条状显示的选择方式为：9脚悬空为点状显示，9脚/3脚相接为条状显示。LM3914的电源电压范围很宽，可在3～18 V范围内选择。模拟信号由5脚输入，并经内部高输入阻抗缓冲器后加至内部10级电压比较器的反相输入端，每级电压比较器的同相输入端被一串分压电阻偏置在不同的比较电平上，由于分压电阻均为1 kΩ，故10级比较器的进位电平呈线性变化。当4脚接地，6脚相连内部的1 250 mV的基准电压输出端7脚，每级分压器上的电压均为1/10 U0，逐级比较电平分别为1/10 U0、2/10 U0、3/10 U0……10/10 U0。当输入模拟信号小于1/10 U0时，10级比较器均输出高电平；当输入信号高于1/10 U0时，则第一比较器输出低电平，超过2/10 U0时，第二比较器输出低电平……当信号超过U0时，第10级比较器输出低电平。若在这10个输出端接上发光二极管LED，即可线性地显示输入模拟信号的大小， 10个LED的亮度可由7脚/8脚两脚的外接电阻R来调节。通过每一个LED的电流大致等于R中电流的10倍。1.25 V标准电压源的最大输出电流约为3 mA，故通过LED的最大电流为30 mA。例如当由7脚/8脚的外接电阻R=1.25 kΩ时，流过R的电流为1 mA，则每个LED在其发光时的电流为10 mA。当LED的发光效率较高时，电流可以小一些，以降低功耗。

3 电路设计图

选定核心电路后，对具体线路开始论证、设计，最终确定线路图，如图4所示。

按设计要求将电路设计图分为4部分。

3.1 3路采样、检波、滤波及幅度调整电路

3路采样信号在正常工作时只有一路信号输入，且通过VD01—VD06进行检波，同时又相互隔离3路输入信号，输入信号的幅度不应超过30 VPP（可通过调整发射机的输出取样或调整R01/R02/R03阻值获得）[2]，VR05对检波后的信号幅度进一步调整，使送入C02的信号幅度不超过10 V。

3.2 TL082放大电路

TL082为两路信号放大器[3]，一路用于彩条仪，一路用于LED显示线路，放大倍数通过VR01、VR02的调整获得，输出信号幅度通过调整VR03、VR04获得。

3.3 LM3914音频 LED显示电路（如图3所示）

输入信号送入LM3914集成线路5脚，3脚/9脚并接+12 V电源，即LED指示灯为条状显示，7脚接地电阻可调整LED灯的亮度，1脚/18脚/17脚/16脚/15脚/14脚/13脚/12脚/11脚/10脚顺序接10只LED显示灯，随输入信号的变化顺序发生变化。

3.4 电源电路

根据工作要求，电源并联使用2套0.8A/±12V开关电源，用IN4007二极管隔离并联工作，保证电源的工作稳定（一套开关电源出现故障后，另一套还可持续工作）。考虑到抗干扰问题，外接220 V电源使用电源滤波器。

图4 调幅度显示功能的检波器原理

4 电路原理解析

如图4所示，3路取样信号，即发射机的调制输出信号，送至R01/R02/R03，经过R01/R02/R03的限流保护，通过VD01—VD03二极管对高频取样信号的负电平信号进行滤除，正电平信号经过VD04—VD06、C01进行检波，滤除高频分量，解调出音频信号，VD07二极管起保护作用，其正端的电压可根据R01/R02/R03与C01、VR05的阻抗分压关系算出，由VR05调整输入电平后统一送至C02；C02将检波出的音频信号送至TL082进行隔离放大处理，TL082/4脚接-12 V电源、TL082/8脚接+12 V电源，通过TL082的隔离及外围电路调整放大倍数后由1脚/7脚输出至C05/C09，实际发射机取样电平信号足够大时，即VD07正端检波出的电压大于8 V时，TL082放大倍数可设置为1∶1，（VR01+R04）/VR01=1∶1；（VR02+R05）/VR02=1∶1，即R04/R05短路工作，此时TL082只作为跟随器起隔离缓冲使用：若实际发射机取样电平信号小，即VD07正端检波出的电压小于8 V时，调整放大倍数，即VR01与R04的阻值；通过VR02与R05的阻值来获得适当的放大量。C03、C04、C07、C08（220PF）对高频信号的干扰起抑制作用。C06、C10（220PF）进一步对高频信号滤除，对应实际调幅度，通过调整VR03与VR04获得与调幅度变化一致的电平提供给彩条仪及LM3914 LED显示电路，VD08/VD09为12 V稳压二极管，起到稳压保护作用，避免大的干扰信号对彩条仪及LM3914LED显示电路的损坏。输出的电平信号由VR04调整后送至LM3914/5脚，10个LED的亮度可由电阻R06来调整，本电路选用510 Ω电阻，使LED显示灯达到适当的亮度。LM3914/3脚与9脚并接+12 V电源，LM3914/1脚及LM3914/10脚—18脚接10只LED显示灯，随5脚电平信号的增大，LM3914/1脚至LM3914/10脚—18脚，依次变化为低电平，并依次点亮10只LED灯，达到10只LED灯随调幅度的变化而实时变化。

5 调试

在兼顾性能及工艺要求的情况下，安装完成后的效果图如图5所示。

图5 安装示意图

调试步骤：①测量±12 V电源电压正常；②向发射机送入1 kHz固定音频信号，取样调制信号分别接入R01/R02/R03，测量取样调制电平幅度VPP约为10 V，调制度100%；③调整VR05电位器，使VD07正端检波后电平VPP约为8 V左右；④调整VR01电位器，使TL082/1脚输出电平VPP约为10 V左右；⑤调整VR02电位器，使TL082/7脚输出电平VPP约为10 V左右；⑥此时发射机输出调幅度为100%，配合彩条仪的电平设置，不可超过彩条仪的最大输入电平，调整VR03电位器，使去彩条仪信号电平为3～10 V，即彩条仪调幅度显示为100%；⑦此时发射机输出调幅度为100%，对应调整VR04电位器，使去调幅度LED显示信号电平为3～10 V，即LED10只显示灯正好全部点亮，与此时调幅度100%一致；⑧调整向发射机送入的1 kHz固定音频信号，在调制度25%、50%、75%、100%时反复测试，校准调整，即LED点亮灯的数量和彩条仪显示的调幅度直至与实际调幅度一致[4]。

整机工作时的效果图如图6所示。