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射頻功率放大器實(shí)時(shí)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)
廣播電視發(fā)射機(jī)是一個(gè)綜合的電子系統(tǒng),它不僅包括無(wú)線發(fā)射視音頻通道,而且還包括通道的檢測(cè)和自動(dòng)控制電路,因此在設(shè)計(jì)時(shí),它除了必須保證無(wú)線通道的技術(shù)指標(biāo)處于正常范圍外,還必須設(shè)計(jì)先進(jìn)的取樣檢測(cè)和保護(hù)報(bào)警等電路,以確保發(fā)射機(jī)工作正常,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。近年來(lái),隨著大功率全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)多路功率合成技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的廠家采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),因此單個(gè)功率放大器模塊是整個(gè)發(fā)射機(jī)的基本測(cè)單元,本文就著重討論單個(gè)模塊的檢測(cè)和控制電路,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)在線狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。一、 工作原理
在功放模塊中,主要檢測(cè)和控制參數(shù)為電源電壓,各放大管的工作電流,輸出功率,反射功率,過(guò)溫度和過(guò)激勵(lì)保護(hù)等,圖1為實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)控制功能的方框圖,它由取樣放大電路,V/F變換,隔離電路,F(xiàn)/V變換,A/D轉(zhuǎn)換,AT89C51,顯示電路和輸出保護(hù)電路等組成。
1、 隔離電路
在功放模塊中,由于大功率器件的應(yīng)用,往往單個(gè)模塊的輸出功率都比較大,因而對(duì)小信號(hào)存在較大的高頻干擾,如處理不好,就會(huì)影響后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路工作,從而導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,顯示數(shù)據(jù)跳動(dòng)的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)誤動(dòng)作。這里采用光電耦合器進(jìn)行隔離,由于光電耦合器具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)、無(wú)觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn),從而將模擬電路和數(shù)字電路完全隔離,保障系統(tǒng)在高電壓、大功率輻射環(huán)境下安全可靠地工作。
2、LM331頻率電壓轉(zhuǎn)換器
V/F變換和F/V變換采用集成塊LM331,LM331是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片,可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。LM331采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到4.0V電源電壓下都有極高的精度。同時(shí)它動(dòng)態(tài)范圍寬,可達(dá)100dB;線性度好,最大非線性失真小于0.01%,工作頻率低到0.1Hz時(shí)尚有較好的線性;變換精度高,數(shù)字分辨率可達(dá)12位;外接電路簡(jiǎn)單,只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成V/F或F/V等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。
圖2是由LM331組成的電壓頻率變換電路,LM331內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、R-S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開路形式,因而可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸出脈沖的邏輯電平,以適配TTL、DTL和CMOS等不同的邏輯電路。
當(dāng)輸入端Vi+輸入一正電壓時(shí),輸入比較器輸出高電平,使R-S觸發(fā)器置位,輸出高電平,輸出驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通,輸出端f0為邏輯低電平,同時(shí)電源Vcc也通過(guò)電阻R2對(duì)電容C2充電。當(dāng)電容C2兩端充電電壓大于Vcc的2/3時(shí),定時(shí)比較器輸出一高電平,使R-S觸發(fā)器復(fù)位,輸出低電平,輸出驅(qū)動(dòng)管截止,輸出端f0為邏輯高電平,同時(shí),復(fù)零晶體管導(dǎo)通,電容C2通過(guò)復(fù)零晶體管迅速放電;電子開關(guān)使電容C3對(duì)電阻R3放電。當(dāng)電容C3放電電壓等于輸入電壓Vi時(shí),輸入比較器再次輸出高電平,使R-S觸發(fā)器置位,如此反復(fù)循環(huán),構(gòu)成自激振蕩。輸出脈沖頻率f0與輸入電壓Vi成正比,從而實(shí)現(xiàn)了電壓-頻率變換。其輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系為:fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知電阻R2、R3、R4、和C2直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果f0,因此對(duì)元件的精度要有一定的要求,可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)選擇。電阻R1和電容C1組成低通濾波器,可減少輸入電壓中的干擾脈沖,有利于提高轉(zhuǎn)換精度。
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