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。
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