D触发器在改进编码检测电路中的运用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇D触发器在改进编码检测电路中的运用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：介绍了D触发器的工作原理以及74HC74触发器的功能，针对编码检测电路存在的故障锁存问题，提出了利用74HC74触发器改进检测电路的措施，并对改进后的编码检测电路进行了分析，结果表明电路可行。
关键词：D触发器 74HC74 检测电路 故障锁存
中图分类号：TM57 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0185-02
1 D触发器的基本原理
1.1 触发器的基本概念
触发器是用于存储一位二进制信号的基本单元电路，具有记忆功能。触发器具备两个基本特点：一是具有两个自行保持的稳定状态0和1；二是在不同的输入信号作用下，能够置成0状态或1状态。所有的触发器都具有两个输出端Q和，所谓触发器的0状态是值输出端处于Q=0，=1状态；触发器的1状态是指输出端处于Q=1，=0状态。
1.2 D触发器的工作原理
凡是在时钟信号作用下，具有置0、置1功能的触发器，叫做D触发器。我们以利用CMOS传输门的边沿触发器为例对D触发器的工作原理进行分析。
利用CMOS传输门的D触发器，如图1所示，其电路结构上是由两个触发器构成，一主一从，但是该触发器的动作特点与主从RS触发器和JK触发器完全不同。
工作原理：CP=0时，TG1和TG4导通，TG2和TG3截止。由于TG1导通，D信号能够传输到G1门的输入端，使得主触发器的Q′=D，但是由于此时TG2截止，所以主触发器的状态无法保持，Q′始终随着D而变化；又由于TG3截止，TG4导通，所以从触发器的状态能够保持不变。当CP出现上升沿时，即CP=1时，TG1和TG4截止，TG2和TG3导通。由于TG1截止，D信号不能被传输到G1门的输入端，此时D信号的变化，不能影响主触发器的状态，又由于TG2导通，所以CP上升沿到来前一瞬间D的状态被传输到主触发器，并被主触发器保持下来；而此时TG3导通，所以主触发器的状态被传输到从触发器，即Q=Q′=D，虽然此时TG4截止，从触发器的状态不能自行保持，但是由于Q始终等于Q′，而Q′保持不变，故从触发器的状态能够得到保持。
根据上述工作原理，可得到利用CMOS传输门的D触发器的特性方程为：
Qn+1=DQn+Dn
化简得：Qn+1=D。
2 编码检测电路存在的问题
DX-600中波发射机是由美国哈里斯公司生产的全固态中波发射机，该机器系统庞大、电路结构复杂、故障检测繁琐，维护量大，维护难度高。该机器主要由3个功放单元、合成器、控制单元以及附属设备组成，主要包括射频信号系统、音频信号系统、控制与检测系统，其中控制与检测系统是核心。其工作原理是模拟的音频信号经过A/D转换后变成12BIT的数字信号，并经调制编码成为功放模块导通与否的控制信号，各导通模块输出进行合成，合成输出电压取决于瞬时功放模块导通的数目，输出经过匹配滤波，最终由四塔定向天线发射出去。
在DX-600中波发射机中，每个功放单元均有7块调制编码板，调制编码板的主要作用是将数字化的音频信号编码成控制功放模块导通的调制信号，该电路板主要包括调制编码的控制与检测电路。由于7块调制编码板的控制与检测输出部分都是并联的，作为整机调制最重要的部分，一旦某块板出现故障，立即造成机器故障关机，无法再开启，对安全播出影响巨大。
如图2所示，该电路是调制编码板的编码故障检测电路部分，当调制编码各部分正常工作时，将送出高电平信号给缓冲器U49-1、3，U49-2、4反相输出低电平信号，此时三极管Q5不导通，R54钳在高电平位置，J8-33输出高电平正常信号，同时DS9不亮；当调制编码出现电源等故障时，将送出低电平信号给缓冲器U49-1、3，U49-2、4反相输出高电平信号，此时三极管Q5导通，R54被拉低，J8-33输出低电平正常信号，送到控制板执行关机命令，同时故障检测灯DS9亮红灯，指示编码电源故障。由于7块调制编码板的检测输出是并联的，当其中一块调制编码板出现故障时，因为该板的故障检测灯DS9无法锁存指示，所以无法判断故障是哪块编码板引起的，而且更换一块电路板至少需要5 min，即使用排除法也要二三十分钟，容易造成严重的停播事故。我台发射机曾经出现过类似的调制编码板电源故障，但是由于故障检测灯DS9不能锁存，而且功放单元发生故障后立即关机了，无法判断故障来源，只能采取逐一更换电路板的方法来排除，时间久，效率低，严重影响了播出安全和播出效果。
3 编码检测电路的改进
3.1 74HC74触发器
如图3所示，该表为74HC74的功能表，74HC74为单输入端的双D触发器，其触发原理：当SET端为高电平、CLR端为低电平时，无论输入D端和时钟CP为任何状态，触发器输出Q端均为低电平；当SET端、CLR端为高电平时，此时若输入D端和CP也为高电平，则触发器输出Q端为高电平。
3.2 改进的检测电路
针对原电路无法锁存的问题，结合74HC74触发器的功能原理，我们对电路进行改进，设计了以D触发器为主的编码检测锁存电路。如图4所示，该电路与原电路相比，增加了74HC74触发器和S10复位开关。
电路原理：当调制编码各部分正常工作时，故障检测信号为高电平，经缓冲器U49-1、3，U49-2、4反相输出低电平信号，此时三极管Q5不导通，R54钳在高电平位置，J8-33输出高电平正常信号；同时送到U1的CP端为低电平，U1不触发，Q端输出保持低电平，DS9不亮；当调制编码出现电源等故障时，故障检测信号变为低电平，经缓冲器U49-1、3，U49-2、4反相输出高电平信号，此时三极管Q5导通，R54被拉低，J8-33输出低电平正常信号，送到控制板执行关机命令；同时送到U1的CP端和D端均为高电平，U1触发，Q端输出高电平，DS9亮红灯并锁存。此时可根据DS9的指示快速找到发生故障的调制编码板，按S10开关可将DS9复位。
4 结语
经过实验论证，确定改进后的编码检测电路能够实现故障指示的实时锁存以及复位功能，使技术员能够立刻找到故障点，迅速排除故障，而且故障排除时间缩短至仅为原先的1/10，实践证明效果很好，而且具有推广价值。DX系列的中波发射机虽然是目前最世界上最先进的全固态中波发射机之一，但是设计也是会有不足之处的，我们在日常维护中需要多思考，多总结，并对相关电路进行改进，更好地保证安全播出。
参考文献
[1] 范立南，代红艳，恩莉，等.数字电子技术[M].中国水利水电出版社，2005.
[2] 广播电视发送与传输维护手册[Z].
[3] 哈里斯DX-600大功率中波发射机图纸[Z].