電力線載波通信的外圍電路設(shè)計(jì)
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發(fā)送電路主要由功率放大器組成。功率放大器的作用是將PSK_OUT輸出的方波信號(hào)進(jìn)行功率放大。為提高發(fā)送功率，采用輸出級(jí)為異型復(fù)合管單電源準(zhǔn)互補(bǔ)乙類推挽電路。前級(jí)放大采用9014和9015對(duì)管，D5和D6兩個(gè)5．1 V的穩(wěn)壓管起保護(hù)作用，防止三極管反向擊穿。后級(jí)由于電流比較大，采用耐電流比較大的2SA1015和2SA1815對(duì)管；同樣，來自線路上的載波信號(hào)經(jīng)過線圈耦合到載波接收電路中，D4雙向穩(wěn)壓二極管起保護(hù)作用，防止大電壓損害器件，耦合線圈比較重要，要選擇10：15的線圈。接插件高壓和低壓分開，高壓部分時(shí)220 V構(gòu)接口，低壓按照管腳順序分別是PSK_OUT、GND、VHH和PSK_IN。
耦合電路的設(shè)計(jì)目的是為了利用電力線實(shí)現(xiàn)可靠的載波通信，其分析與設(shè)計(jì)是問題的關(guān)鍵。其難點(diǎn)在于：(1)要求載波信號(hào)的加載效率高。(2)要求電力網(wǎng)50 Hz的工頻信號(hào)不能給載波通信系統(tǒng)帶來太大的干擾。設(shè)計(jì)一個(gè)能有效減小低壓電力線的低阻抗影響的功率匹配和增益平衡電路，用于將信號(hào)耦合到電力線上，其傳輸頻帶為0．1～30．0 MHz。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的最大功率傳輸，該電路設(shè)計(jì)時(shí)須考慮220 V線路側(cè)的阻抗特性，T100為信號(hào)耦合變壓器，220 V線路側(cè)阻抗約取30 Ω。然后確定線圈初級(jí)的匝數(shù)比或阻抗比。最后設(shè)計(jì)功率放大器的輸出匹配電阻。
為防止低壓電力線上的雷電和開關(guān)瞬態(tài)作用，對(duì)電路元器件造成永久性損壞，需采用特殊的保護(hù)措施。如圖2耦合部分所示，變壓器對(duì)于100～400 kHz的擴(kuò)頻載波信號(hào)提供了一個(gè)線性的傳輸功能，電容的作用是阻止50 Hz的工頻進(jìn)入變壓器T，限制了變壓器電流，以避免變壓器鐵芯飽和。輸入通道應(yīng)接一個(gè)浪涌保護(hù)二極管5KP18C，經(jīng)電阻隔離后接二極管箝位電路輸出給前級(jí)濾波電路。由于電力線上負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電力線會(huì)產(chǎn)生較大噪聲甚至幅值很大的尖峰脈沖，該脈沖經(jīng)耦合后，會(huì)給后級(jí)電路帶來較大危害。因此加入一個(gè)浪涌保護(hù)二極管后，可以很好地濾除這種噪聲，保護(hù)后級(jí)電路。后面接兩個(gè)二極管用于過壓保護(hù)。
2 AGC電路設(shè)計(jì)
自動(dòng)增益控制電路被稱為AGC。對(duì)于接收機(jī)接收到的外來信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)并非恒定不變，為保證接收機(jī)終端得到相同的電壓，通常采用改變放大器增益來實(shí)現(xiàn)。AGC電路就能在信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)變化情況下，保證接收機(jī)的輸出電壓基本不變。
設(shè)計(jì)為將濾波器輸出的mV級(jí)信號(hào)放大約40 dB，需要特別注意小信號(hào)的不失真放大。AGC主要完成對(duì)小信號(hào)的放大，需額外注意電路本身的噪聲干擾不宜過大。同時(shí)為保證輸入信號(hào)幅值過大時(shí)，放大器不會(huì)飽和失真，此級(jí)應(yīng)具有自動(dòng)增益控制能力。AGC電路如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/153687.htm
其中第二級(jí)三極管的E級(jí)為反饋端。當(dāng)輸入信號(hào)幅值過大時(shí)，該線路可以對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋，起到增益控制的目的。同時(shí)為防止輸入信號(hào)過大時(shí)AGC失控，其信號(hào)輸出級(jí)(C端)加入了一個(gè)電容、兩個(gè)二極管可完成對(duì)于輸入信號(hào)幅值變化來進(jìn)行輸出信號(hào)幅值的控制，并且可用于過壓限制。經(jīng)實(shí)測(cè)，該AGE電路對(duì)10 mV的信號(hào)增益可達(dá)40 dB、100 mV信號(hào)的增益可達(dá)20 dB，而對(duì)于幅度達(dá)1 V的較強(qiáng)輸入信號(hào)，只約有4 dB的增益。完成自動(dòng)增益控制的作用。
接下來將實(shí)測(cè)的信號(hào)波形及幅值結(jié)果通過示波器顯示，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。圖4給出的是輸入幅值為10 mV的信號(hào)波形(上方通道A所示的波形)，從示波器觀察每一個(gè)方格代表10 mV／Div，可以看出輸出信號(hào)的幅值約為450 mV(下方通道B所示的波形)示波器每一個(gè)方格代表10 mV／Div，并且波形未出現(xiàn)失真，利用增益公式D=20 lgVout／Vin，此時(shí)計(jì)算得放大增益約為40 dB。
經(jīng)實(shí)測(cè)，AGC電路對(duì)100 mV信號(hào)的增益可達(dá)20 dB，而對(duì)于幅度達(dá)1 V較強(qiáng)輸入信號(hào)只有約4 dB的增益。波形未出現(xiàn)失真，很好地完成了自動(dòng)增益控制的作用。
評(píng)論