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『Get Over It』晶体管模拟电感电路

菜鸟
2009-09-13 00:58:12     打赏

一、发现问题
        上个星期刚完成了一个小项目。该项目中有一部分功能是:基于DTMF通信的,要求主机给从机提供直流馈电,通过普通电话线(双绞线)传输。因此,在从机端需要从电话线上分离出DTMF信号和直流供电。提取DTMF信号只要一个大电容就可以;提取直流时,为使供电电路部分对DTMF呈现高输入阻抗,需要一个大电感,而大电感价格昂贵且体积大,不适合本设计,于是萌生了用晶体管模拟电感的想法。

二、分析问题
         既然不能使用电感,那么就使用与其互易的元件——电容,配合上三极管实现电感效果。上网找了一些电路,查阅了一些书,最后选了一个简单的电路。

三、解决问题
        在Multism 10中对该电路做了一个仿真,如下图所示。“模拟带直流馈电的信号源”只是这里用的一个替代电路,实际上的DTMF和直流馈电的电路比较复杂;“晶体管模拟电感”就是需要设计的目标电路,这里用了两个三极管2N4014搭成类似达林顿管的结构;“直流稳压”,7805输出5V给后面的从机电路供电;“模拟负载”用一个500Ohm的电阻模拟后面的负载电路,电流10mA。DTMF的提取电路此处未画出。

DTMF的频率组合如下图所示

此处仿真时,取DTMF的频率为1KHz,峰峰值为800mV,通过给信号源串联一个内阻R5=1KOhm来测量模拟电感的输入阻抗,模拟电感的输入阻抗与L1(交流阻抗约6K)并联,并与R5分压。

仿真结果如下图所示

通道1(黄色)表示信号源输出,800mV;通道2(蓝色)表示模拟电感输入端电压,652mV。

由此可计算得到:模拟电感的输入阻抗与L1(交流阻抗约6K)并联得到的阻抗值约为4.72KOhm,进而得到模拟电感的输入阻抗约为22KOhm,这是一个很大的值,完全符合设计要求。

如果只用一个三极管,相当于放大倍数减小,那么输入阻抗会减小;如果增大R2的值,那么输入阻抗也会增大,但由于R2直接串联在直流通路上,因此R2太大,会带来很大的直流压降和功耗。

后来,实际搭建了这样一个电路,晶体管选用8050,其余元件和图中相同,测得输入交流阻抗约为18KOhm,证明了这个“模拟电感”的设计师可用的。

附件中为电路的Multisim仿真源文件,Multisim版本为10.0.144。欢迎各位下载,仿真看看。有什么问题,可以继续交流。

设置为回复可见,想看的朋友们就顶吧。

——回复可见内容——




关键词: 晶体管     模拟     电感     电路     阻抗    

高工
2009-09-13 09:49:32     打赏
2楼

非常不错,又是一篇“Get Over it”,还有详细的仿真过程。
顶起来,顺便把仿真文件下下来看看。


高工
2009-09-13 10:26:12     打赏
3楼

看了一下,果然很不错,仿真结果也是正确的。赞一个!

其他人也要加油了,目前已经提交了三篇“Get Over it ”了,如果没有人再提交,那么这三位网友都将获得“卓越网代金券200元代金券”。

知道很多人前阵子在忙着电子设计大赛,比赛中一定遇到了不少问题,也解决了不少问题,可以把这些过程写下来,还有机会获得奖品。

其他人也要积极行动啦。不过Get Over it 必须是原创的!如果只是上网Down一篇的,绝对不行。


菜鸟
2009-09-13 12:48:43     打赏
4楼
正在做电话方面的设计,这里有点困惑,楼主的贴提供了一个很好的思路

院士
2009-09-13 15:11:36     打赏
5楼
还是这个来的实实在在~~~~

高工
2009-09-14 09:08:45     打赏
6楼
个人认为,这里你这个模拟电感除了要有很大的交流输入阻抗外,还应有很小的交流输出阻抗,毕竟负载并不大,可以在R2两端并电容。。。

高工
2009-09-14 09:18:09     打赏
7楼
我记得上次Jason_Zhang好像也在做这个模拟大电感的东东吧,这个例子很好啊,可以参考了。不过用晶体管模拟要注意频率很高的时候,三极管特性会有很大的变化,另外温漂会很厉害,不过在这里应该不影响,毕竟你主要是要获得交流信号。

高工
2009-09-14 09:49:20     打赏
8楼

是啊,不过我上次是要获得一个在输出口具有很高的交流输入阻抗的模拟电感,类似于将模拟电感倒过来用也要有高输入阻抗。可惜一直没找到解决方法。后来换了系统方案,也就先放下了。


菜鸟
2009-09-14 09:54:19     打赏
9楼


不好意思,我没说明清楚,交流信号的提取是在总线(级两个三极管的集电极处)接一个大电容来提取,再进行DTMF解调,此处未画出。

模拟电感的作用,只是为了提取出直流馈电,并且不对DTMF信号产生负载。


助工
2009-09-14 10:14:35     打赏
10楼

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