劉浩東

國家廣播電視總局 北京市 100045

引 言

馬達(dá)驅(qū)動板是DF-100A 短波發(fā)射機(jī)中重要的調(diào)諧組件，電路主要由輸入輸出接口、供電電路、多級運(yùn)算放大電路、限流濾波電路以及功率放大電路等組成，負(fù)責(zé)驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，調(diào)整高前級電容、高前級電感、高末級電容、高末級電感、諧波濾波器等可調(diào)元器件，使發(fā)射機(jī)工作在需要的狀態(tài)。

1 計算和分析

圖1 為馬達(dá)驅(qū)動版原理圖，當(dāng)發(fā)射機(jī)調(diào)諧面板上的主動電位器和可調(diào)元器件伺服電機(jī)的隨動電位器的中心點(diǎn)電壓信號輸入后，對電壓差進(jìn)行放大，并控制功率放大器輸出功率信號驅(qū)動伺服電機(jī)。圖1 中TB1-2的電壓記為Ui1，TB1-12 的電壓記為Ui2。當(dāng)電機(jī)到位時，Ui1與Ui2 等電位，U1 的1 腳 和7 腳等電位，此時14 腳無輸出；當(dāng)電機(jī)未到位時，Ui1 和Ui2 的電位不等，當(dāng)Ui1 較高時，14 腳輸出電壓為負(fù)，相反則輸出電壓為正，此時U2 的4 腳獲得輸入，判斷相間電位差（4 腳與6腳），當(dāng)其為正時，U2 的1 腳輸出電壓為正，相反則輸出電壓為負(fù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙向驅(qū)動效果。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動，隨動電位器中心點(diǎn)電壓（Ui2） 發(fā)生變化，依據(jù)上述原理反復(fù)迭代至U2無有效輸入時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

圖1 馬達(dá)驅(qū)動板原理圖

圖2 電路等效變換圖

電壓信號從主動和隨動電位器的中心點(diǎn)取出，送至運(yùn)算放大器，該運(yùn)放型號為TL074，是一款低噪聲高速JFET 運(yùn)放，使用±15V 雙電源供電，擺率SR=16V/us，能夠保證調(diào)諧時電機(jī)能夠及時的轉(zhuǎn)動；R11、C5 和R12、C6 組成低通濾波電路，濾除高頻信號；三個運(yùn)放組成了一個差分運(yùn)放電路，對電壓差進(jìn)行放大后輸出，其中U1-A 和U1-B 及相關(guān)電阻組成比較電路，U1-D 用于放大。

圖2 中的R7 和R9 的連接可轉(zhuǎn)化為R01、R02、R03 的星型連接方式。其中，R7 的1、2 端用R12 表 示，2、3 端 用R23 表示，具體公式如下：

U1 的A 和B 使 用電壓負(fù)反饋方式使運(yùn)放工作在線性區(qū)，滿足虛短和虛斷條件，理想狀態(tài)下，R7 中心點(diǎn)在中間位置，即R12=5K，R23=5K，此時前面兩個運(yùn)放的電壓方程如下：

如圖3 所示，部分運(yùn)放電路根據(jù)虛斷可得出：

圖3 部分運(yùn)放電路示意圖

根據(jù)虛短可得：

綜上可得：

Uob-Uoa=10.28×（Ui2-Ui1）

Uoa 和Uob 差模輸入給U1-D，將U1-D 的輸出記為Uod，運(yùn)用疊加法分析如下：只有Uoa 作用時，Uo1=-R16×Uoa/R14；只有Uob 作用時，Uo2=（1+R16/R14）× R19/（R19 + R17） ×Uob，所以 Uod=Uo1 + Uo2=10.28×（Ui2-Ui1）。

主動電位器阻值為10 千歐，滿刻度為500 個單位，供電電壓差為30V，因此旋轉(zhuǎn)電位器時，刻度變化1 個單位，則中心點(diǎn)電壓變化0.06V，由Uod 算式可知，當(dāng)電機(jī)靜止轉(zhuǎn)動時，主動電位器旋轉(zhuǎn)變化1個刻度，Ui2與Ui1 壓差變化0.06V，此時，Uod=10.28×|Ui2-Ui1|=0.62V，使得U2 輸出電壓驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動。TL074 的飽和輸出為13.5V，由此向前推算可得此時的Ui2-Ui1=1.31V，即當(dāng)電壓差大于1.31V，Uod 始終飽和輸出。

由于元器件非理想器件，電路參數(shù)實(shí)際值與標(biāo)稱值不能絕對一致，從而使得Ui1 和Ui2電壓相等時，U2 仍然有輸出，這時R7 作為調(diào)零電阻就發(fā)揮作用了，通過調(diào)整R7，使得Ui1=Ui2 時，Uoa 和Uob 電位相等。

輸出電壓Uod 送至U2（OPA512）的輸入，U2 輸入的電壓差記為Ui，U2 輸出Uo=（1+R3/R4）×Uod。當(dāng)Uod 大于CR1 或CR2 的導(dǎo)通電壓時，二極管導(dǎo)通并限制U2 輸入的電壓差為二極管的壓降約為0.7V，保持U2 飽和輸出。當(dāng)Uod 小于CR1 或CR2 的導(dǎo)通電壓時，U2的輸出根據(jù)Uod 變化。由此可看出，當(dāng)發(fā)射機(jī)倒頻調(diào)諧時，可調(diào)元器件位置變化較大，使得主動和隨動電位器的中心點(diǎn)電壓差大于0.7V，此時U2 持續(xù)飽和輸出，快速驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動預(yù)置各元器件，完成粗調(diào)過程；粗調(diào)后需進(jìn)一步調(diào)諧時，手動改變主動電位器中心點(diǎn)電壓，會改變輸入電壓差驅(qū)動電機(jī)，同時隨動電位器中心點(diǎn)電壓趨向于主動電位器中心點(diǎn)電壓，當(dāng)慢速旋轉(zhuǎn)主動電位器，使得主動和隨動電位器中心點(diǎn)電壓差可以持續(xù)小于0.7V 時，即可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)微調(diào)。

2 結(jié)束語

馬達(dá)驅(qū)動板在DF-100A 短波發(fā)射機(jī)調(diào)諧過程中起到紐帶作用，通過對其工作過程的分析計算，可以提高一線人員對故障點(diǎn)的判斷和處理能力。