中波发射机常用数字集成电路工作原理详解

中波发射机常用数字集成电路工作原理详解
本节列举了21种数字电路在全固态数字中波发射机单元电路的典型应用，并对其工作原理进行分析。

一、四二输入与非门（74HC00）
74HC00是应用广泛的四二输入与非门电路，它内部含有4个独立的2输入与非门，其逻辑功能是：输入全部为“1”时，输出为“0”；输入端只要有“0”，输出端就为“1”。

在发射机本地遥控显示电路中，74HC00（N17）作为导向器使用。

原理分析：S1投向“遥控”时，能产生低电平操作指令，该电平由非门N17B 倒相为高电平驱动遥控指令H28，同时“本地”指示灯H29熄灭。

N17A 输出高电平，用于外部显示。

二、四二输入或非门（74HC02）
74HC02为四二输入或非门电路，内部含有4个独立的2输入或非门，其逻辑功能是：A 、B 任意一个或全部为“1”时， 输出为“0”； A=B=0时，输出端为“1”。

在发射机驻波故障检测电路中，74HC02（N43）作为禁止门、合门和倒相器使用。

当输出网络出现反射时，不影响天线系统的调配，而当天线出现反射时会导致输出网络失配，为了避免不必要的误报警，设置了识别禁止门电路。

其原理是：当天线出现反射时，输出网络与天线驻波检测电路分别送出19ms 和14ms 的负脉冲信号，其中前14ms 被禁止门N43B 禁止住，后5ms
输出输出正图1 74HC00应用单元图
脉冲，使网络驻波显示灯亮0.5s后转为绿色。

当天线不匹配时5ms和14ms正脉冲分别加到N43C的8脚和9脚，经N43C合成19ms的负脉冲，去关功放和驻波自检处理电路。

图2 74HC02应用单元图
三、双4输入与非门（74HC20）
74HC20为双4输入与非门电路，它内部含有2个独立的4输入与非门，其逻辑功能是：输入全部为“1”时，输出为“0”；输入端只要有“0”，输出端就为“1”。

在发射机功率控制电路中，74HC32（N63、N64、N65）作为功率升、降计数控制门使用。

图3 74HC20应用单元图
工作原理：当高功率等级开机时，N63A4脚为高电平，时钟脉冲送到1脚，发射机没有达到设定的最大功率时，“999”禁止电路输出高电平信号到5脚，这时N63A方可进行升功率操作。

同理，当功率没有完全降到零时，N63B的9、10、13为高电平，此时方可进行降功率操作。

如果一个或多个为低电平，则无法进行升功率操作。

四、四二输入与门（74HC08）
74HC08为四2输入与门电路，它内部含有4个独立的2输入与门，其逻辑功能是：只有当输入全部为高电平时，输出才为高电平；只要有一个输入低电平，输出便为低电平。

在发射机开机请求电路中，74HC08（N43）作为禁止门使用
图4 74HC08应用单元图
工作原理：高、中、低功率三路开机信号分别经过与门D43A、D43B和D43C 输入到或非门N53，任意一路开机信号有效时，此高电平即为开机请求信号，用于控制开机。

D43A、D43B和D43C统称为禁止门，它们的另一端受封锁K2信号控制，无论是手动或自动关机信号出现，封锁K2信号都将由高电平翻转为低电平，这样三个开机信号均被禁止，开机请求信号消失。

五、四二输入或门（74HC32）
74HC32为四2输入或门电路，其逻辑功能是：只有当输入端全部为低电平时，输出端才为低电平；只要有一个输入端为高电平，输出端就为高电平。

在发射机射频故障检测电路中，74HC32（N39）作为或门使用。

图5 74HC32应用单元图
工作原理：当一个欠激励或过激励故障时，由单个故障脉冲产生一个2.4秒正脉冲，此脉冲信号经N39A 送到N39B 的输入端，N39B 输出端输出高电平信号，去关断发射机；2.4秒的的暂态结束后，发射机重启，此时第二个单稳态被触发，在这之后的2.4秒内若无欠激励或过激励故障被检出，发射机进入正常状态；若检出有故障，则重复门N39C 输出一个二类故障高电平信号，此信号去转一类故障电路，关闭发射机。

六、八输入与非门（74HC30）
74HC30为8输入与非门电路，其逻辑功能是：输入端A-H 只要有“0“，无论“0”的个数有多少，输出端即为“1”；输入端全部为“1”时，输出端为“0”。

在发射机功率控制电路中，74HC30（N12）作为上限门检测电路使用
工作原理：当整个计数器输出为“999”时（二进制码为1001 1001 1001），即发射机设定的最高功率，就需要停止升功率操作，BCD 计数器N7-N9的H1、H4、H5、H8、H9、H12输出高电平，N12的六个有效输入端（1、11和12相连）均为高电平，输出为逻辑低电平，到升功率控制门N63A ，关闭升功率操作。

七、双可重触发单稳触发器74HC123
74HC123为双可重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻R 与定时电容C ，脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=RC 。

图
6 74HC30应用单元图
图7 74HC123应用单元图
它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。

有两种输出，正好相反。

在发射机解码禁止电路中，74HC123（N50B）作为单稳态触发器使用。

工作原理：在发射机关机命令发出之后的2.4s以内，应当禁止解码器工作，防止操作中发出新的命令，同时也为了防止机器高压电源循环动作。

当关机命令从锁存器N42-2输出时，此高电平信号经N43D缓冲，送到N50B-B 端，触发器Q端输出高电平，此高电平再送到译码器N40的4脚，禁止译码器译码。

这个禁止信号的宽度维持2.4s，时间常数由R71取值大小决定，在2.4S时间里，如果出现电源逻辑信号，会出现在复位端（N50D的11脚），并立即清除触发器的暂稳态，Q端变低。

八、六重集电极开路输出反相器（74LS05）
74HC05为六重集电极开路反相器，它的逻辑功能是：输入端为高电平，输
出端一定为低电平；输入端为低电平，输出端一定为高电平。

它与普通反相器最大的不同点是输出端可以并联，输出高电位和低电位互不影响（原因是当输出低电平时，输出端与内部成悬浮状态）
在发射机功率控制电路中，74LS05（N10、N11）作为功率下限门门电路使用。

工作原理：当整个计数器输出为“000”时（二进制码为0000 0000 0000），即发射机设定的最低功率，就需要停止降功率操作，BCD计数器N7-N9的H1-H12、全部输出低电平，N10、N11输出全部为高电平，经反相器N44C倒相后变成低电平，送到高功率挡降功率控制门N63B，关闭降功率操作。

图8 74LS05应用单元图
九、六反相器（74LS04）
74LS04为六反相器电路，反相器是执行“非”（反相）功能的逻辑部件，
它的逻辑功能是：输入端为高电平，输出端一定为低电平；输入端为低电平，输出端一定为高电平。

在发射机故障检测显示电路中，74LS04（N8、N9、N18、N19）作为反相器使用。

工作原理：当输出检测板A27的+5V 出现故障时，双D 触发器N6B:A Q 端置“1”，经N8E 倒相后输出低电平，H1绿灯灭；Q 置“0”，经N8F 倒相后输出高电平，H1红灯亮。

同理输出检测板-5V 出故障时，H2绿灯灭，红灯亮。

十、上升沿触发双D 触发器（74HC74）
74HC74是双路D 型上升沿触发器 ，带独立的数据（D ）输入、时钟 （CP ）输入、设置（SD ）和复位（RD ）输入、以及互补的两个输出端。

设置和复位为异步低电平有效，且不依赖于时钟输入。

74HC74数据输入口的信息在时钟脉冲的上升沿传输到Q 端。

为了获得预想中的结果，D 输入必须在时钟脉冲上升沿来临之前，保持稳定一段就绪时间。

在发射机功率控制电路中，74HC74（N70、N71）作为分频器使用。

图
9 74LS04应用单元图
图10 74HC74应用单元图
工作原理：从N37来的发射机升降功率计数脉冲为200Hz，经N70、N71组成的分频器8分频后输出25Hz，作为升降功率常规脉冲，从000升至999需要40秒的时间；如果想快速升功率，按下S4，200Hz作为升降功率时钟脉冲，速度提高8倍，也就是说从000升至999仅需5秒钟。

十一、可预置四位十进制可逆计数器（74HC192）
74HC192是一款用途广泛的可预置BCD计数器，主要引脚功能如下：
UP: 加计数时钟输入；
DWN: 减计数时钟输入；
CO：进位输出；
BRW: 借位输出；
LD: 数据预置允许；
CLR: 复位。

大致工作原理：
当LD=1，CLR=0，DWN=1时，时钟从UP输入，在其上升沿的作用下加计数；
当LD=1，CLR=0，UP=1时，时钟从UP输入，在其上升沿的作用下减计数；
当CLR=0，无条件复位，Q
3Q
2
Q
1
Q
=P
3
P
2
P
1
P
在发射机功率控制电路中，74HC192作为高功率升降控制计数电路使用。

工作原理：
N7、N8、N9由三块74HC192组成，共产生3位12比特的BCD码，每当计数脉冲的一个低电平到高电平转换时在计数器“上”计数端（5脚）或“下”计数端（4脚）出现时，计数器就开始计数。

N7构成计数器的“个位”；N8构成计数器的“十位”；N9构成计数器的“百位”。

在进行升计数时，“个位”数从0升至9位以后就再回到0开始计数，同时产生一个进位信号到“十位”计数器N8，当“十位”数从00进位到99时，“十位”数归0，同时产生一个进位信号到N9“百位”计数器，“百位”数从000进位到999后，进位检测门检测到发射机功率已升至最大值，停止升功率计数操作。

在进行降计数时，“个位”计数器从9减到0，当再有计数脉冲输入时，“个位”计数器将产生借位信号到“十位”计数器，使“十位”信号减1，这时“个位”计数器将由0变为9继续进行计数。

当“十位”计数器从99降为00时，同样也要向“百位”计数器借位，使“百位”计数器进行降数计数。

计数器的时钟脉冲来自于去抖动集成电路N37，脉冲频率200Hz，用于常规升功率计数脉冲；200Hz经分频后产生25Hz用于快速升功率计数脉冲。

计数器由备用电源供电，14脚接复位信号，在供电正常时，复位脚为低电平。

在发射机关机或意外停电时，保持计数器的计数状态不变。

十二、带施密特触发器的六反相器（74HC14）
74HC14是一款高速CMOS器件，74HC14引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。

74HC14实现了6路施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。

在开机控制电路中，74HC14（N57、N59）整形、电平倒相使用。

图11 74HC192应用单元图
十二、四D触发器（74HC175）
74HC175为四D触发器，其内部包含四个相同的D触发器单元电路。

具有正向和反相输出功能。

工作原理：当复位端CLR=1时，在CLK的上升沿作用下，输出端Q的状态等于输入端D的状态；当CLK=0时该状态保持不变。

当CLR=0时复位，Q=0.
在发射机开关机操作电路中，74HC175（N42）作为锁存器使用。

工作原理：译码器输出有效的低电平开机信号和关机信号经过非门后变成高电平，输入到锁存器中进行锁存，以便有足够的时间完成操作。

高、中、低三种开机信号还受禁止门控制，当出现故障关机信号时，K2禁止信号由高电平翻转为低电平，三个开机信号被禁止输出。

十三、带施密特触发器的六反相器（74HC14）
74HC14是一款高速CMOS器件，74HC14引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。

74HC14实现了6路施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。

K1接通后，由R40、R41和C101构成分压器和滤波器，清除触点边沿。

给V5提供偏置由于V5的输出来自于充
电电容，故其集电极有上
下脉冲沿，所以需要进行
整形
R34、C103、N59A组成0.3S
延时器，N59C输出的高电
平经0.3S后到达N59A，
N59F转换为高电平
R33、C104、N57A组成0.8S延时器，N57A负责整形，N57B负责倒相当开机的瞬间，射频工作点还没有完全建立，
N59C输出高电平到欠激禁止B，禁止欠激检测电路工作；0.3S后N59F输出高电平，允许欠激检测电路工作
图13 74HC14应用单元图
图12 74HC175应用单元图
在发射机开机控制电路中，74HC14（N57、N59）整形、电平倒相使用。

十四、六同相缓冲变换器（74HC4050）
74HC4050为六同相缓冲变换器，同相转换即输入高电平输出高电平；输入低电平输出也为低电平。

74HC4050可完成同相高低电平转换，驱动两个TTL 负载，动态电流大，所有输入、输出、电源端均有保护电路网络。

在发射机激励器故障检测电路中，74HC4050（N56）作为缓冲器使用。

十五、去抖动电路（MC14490）
MC14490是用于消除按钮、开关、继电器等的机械接触抖动。

芯片内部共有六组输入输出，每组都有一个4 位寄存器(积分器)和将输入与移位寄存器的内容相比较的逻辑单元。

简单说就是一个6去抖动器 。

在全固态DM 系列发射机操作指令电路中，为了防止开关抖动可能造成的电路程序混乱，用MC14490消除接触抖动，当有指令输入（低电平）时有效。

内部电路对输入的电平进行四次采样，只有连续四次采样都是低电平时，对应的输出才转为低电平（无指令时输入输出都为高电平） 。

抖动器内部振荡信号除用于去抖动外，200Hz 信号还用于产生升/降功率计数器的时钟脉冲。

十六、8-3线优先编码器74HC148
74HC148属于8-3线优先编码器，将输入的0-7八个数字编成3位二进制代码，八个输入端为D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，输出的三位数用A0、A1、A2表示，若输入输出为Dn/An,则为非变量，表示低电平输入输出有效。

在发射机操作控制电路中，74HC148作优先编码器使用。

在全固态DM 系列发射机操作指令电路中，由于操作信号可来源于机务人员，也可能来源于监控系统本身，因此，可能同时存在两个或者两个以上的操作指令，同时两个以上的指令有可能造成程序混乱，严重时烧坏器件，为了避免这种情况发生，特设置了优先编码电路，优先权顺序为：关机、降功率、升功率、
高功率、图14 74HC4050应用单元图
中功率、低功率。

无论同时有几个指令输出，均由几个输入信号中优先权最高的那个端子确定三位二进制码A2A1A0的输出值。

十七、3-8线译码器/多路分配器（74HC138）
74HC138的输入是3位二进制代码，由8种（000、001、010、...111）组合状态，分别译成Y0、Y1、Y2、Y3…Y78个输出。

与8-3线编码器配套完成操作指令编译码任务。

在全固态DM系列发射机操作指令电路中，为了避免发生操作指令同时出现造成程序混乱，采用了优先编码电路，把输入指令按优先顺序排列，输出的是3位二进制代码，而我们需要的六种操作指令还需要还原出来，以便进行各项功能操作，此项功能由译码器N40 74HC138来完成。

当没有指令操作时，N40的输入端A、B、C全为低电平，而输出端全为高电平；当有指令输入时，相应的低电平出现在输出端。

除了升降功率命令时间较长以外，其他指令都是一个短脉冲，因此N40的输出端多数时间处于高电平。

操作指令输入有本机控制、遥控
输入、及故障关机命令，所有控
制均低电平有效（无指令时N37
输入端均为高电平）
将输入指令按照优先权
顺序编码，避免同时输
入指令可能造成的程序
混乱
将含有六种输入
指令的二进制码
还原出操作指令
发射机操作指令编译码电路
抖动器内部振荡信号除用于去抖
动外，200Hz还用于产生升/降功
率计数器的时钟脉冲
将编码器输出的信号进
行倒相，以适应译码器
输入的需要
去解码禁止电路，防止
在关机期间出现新的操
作命令
图15 MC14490、74HC148、74HC138应用单元图
十八、八输入或门/或非门（74HC4078）
74HC4078 是或门/或非门电路，有“或”和“或非” 两个输出端。

逻辑功能是：输入端A-H 只要有“1”，无论“1”的个数有多少，逻辑“或”输出端即为“1”，逻辑“或非”输出端即为“0” ；输入端A-H 全部为“0”时，逻辑“或”输出端即为“0”，逻辑“或非”输出端即为“1” 。

在发射机一类故障检测电路中，74HC4078（N10）作为八输入或门电路使用。

发射机的八个一类故障分别送到或门N10的八个输入端，一旦有一个或多个一类故障出现，或门就输出一类故障高电平，经或门N24后到一类故障处理电路。

另外重复的二类故障也算作一类故障，从或门N24输入端输入。

图
16 74HC4078应用单元图
图17 74LS126应用单元图
十九、三态输出低有效四总线缓冲门（74LS126）
74LS126为三态输出门电路，三态门并不是具有三种逻辑值，高阻态是一种禁止状态。

工作状态下，三态门输出可以是“0”或者“1”；在禁止状态下，其输出呈现高阻态，相当于开路。

在发射机功率控制电路中作三台门电路使用。

高、中、低三路功率升降计数控制信号并联在一起，在同一个时间内，有且只有一路控制信号导通，其余两路信号输出呈高阻状态，互不影响。

总线控制信号来自于操作解码电路。

二十、高速反相驱动器（DS0026）
DS0026为高速反相驱动器，其特点是反相输出，转换速率快，驱动能力强，输出电平与外接电压基本一致。

DS0026驱动器内部含有两个同样的驱动放大电路，能将输入的TTL电平进行放大，以获得足够大的驱动电流，去推动后面的相关电路。

图18 DS0026应用应用单元图
在发射机调制编码输出电路中，DS0026作为驱动器，当驱动器输出高电平时，功放开关信号为正电压；当驱动器输出低电平时，功放控制信号为负电压。

这个信号送到对应的功率放大器。

由锁存器和跳线送来的是大台阶控制信号，是0-5V的TTL逻辑电平，要想推动功放部分场效应放大管，必须进行扩流处理，以便能轻松推动功率放大器。

驱动器的输出端叠加了B-电压，作为功放单元的控制电压。

二十一、高精度四电压比较器LM339
LM339内部含有4个独立的精密电压比较器，失调电压最大2mV，失调电流最大±5nA。

每个比较器的输出为NPN管集电极开路形式，可方便的实现线与功能。

是一种应用广泛，通用性强的四电压比较器，其性能优越，可用在比较精密的比较电路里。

主要用途： LM339可用于电压幅值鉴别、定时电路、振荡电路和CMOS、TTL 数字电路的接口电路中。

在发射机射频检测电路中，LM339（N28B）作电压比较器使用。

图19 LM339应用单元图
比较器N28B的6脚为参考电压，7脚为射频过激励检测信号电压。

射频取样信号由耦合器送到射频检波器，射频检波器将射频信号转变成直流电压信号，正常情况下，此电压不超过6脚的参考电压，比较器N28B输出低电平；当射频检波信号大于参考电压时，说明射频推动信号过大，比较器输出高电平，此高电平信号经禁止门N29D后送到过推动信号检测处理及显示电路。