電力線載波通信的外圍電路設(shè)計
加入技術(shù)交流群
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輸出的方波信號進(jìn)行功率放大。為提高發(fā)送功率，采用輸出級為異型復(fù)合管單電源準(zhǔn)互補乙類推挽電路。前級放大采用9014和9015對管，D5和D6兩個5．1 V的穩(wěn)壓管起保護(hù)作用，防止三極管反向擊穿。后級由于電流比較大，采用耐電流比較大的2SA1015和2SA1815對管；同樣，來自線路上的載波信號經(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)計目的是為了利用電力線實現(xiàn)可靠的載波通信，其分析與設(shè)計是問題的關(guān)鍵。其難點在于：(1)要求載波信號的加載效率高。(2)要求電力網(wǎng)50 Hz的工頻信號不能給載波通信系統(tǒng)帶來太大的干擾。設(shè)計一個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，用于將信號耦合到電力線上，其傳輸頻帶為0．1～30．0 MHz。為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號的最大功率傳輸，該電路設(shè)計時須考慮220 V線路側(cè)的阻抗特性，T100為信號耦合變壓器，220 V線路側(cè)阻抗約取30 Ω。然后確定線圈初級的匝數(shù)比或阻抗比。最后設(shè)計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，變壓器對于100～400 kHz的擴頻載波信號提供了一個線性的傳輸功能，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濾波電路。由于電力線上負(fù)載發(fā)生變化時，電力線會產(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，會給后級電路帶來較大危害。因此加入一個浪涌保護(hù)二極管后，可以很好地濾除這種噪聲，保護(hù)后級電路。后面接兩個二極管用于過壓保護(hù)。
2 AGC電路設(shè)計
自動增益控制電路被稱為AGC。對于接收機接收到的外來信號場強并非恒定不變，為保證接收機終端得到相同的電壓，通常采用改變放大器增益來實現(xiàn)。AGC電路就能在信號場強變化情況下，保證接收機的輸出電壓基本不變。
設(shè)計為將濾波器輸出的mV級信號放大約40 dB，需要特別注意小信號的不失真放大。AGC主要完成對小信號的放大，需額外注意電路本身的噪聲干擾不宜過大。同時為保證輸入信號幅值過大時，放大器不會飽和失真，此級應(yīng)具有自動增益控制能力。AGC電路如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/153687.htm
其中第二級三極管的E級為反饋端。當(dāng)輸入信號幅值過大時，該線路可以對輸入的信號進(jìn)行負(fù)反饋，起到增益控制的目的。同時為防止輸入信號過大時AGC失控，其信號輸出級(C端)加入了一個電容、兩個二極管可完成對于輸入信號幅值變化來進(jìn)行輸出信號幅值的控制，并且可用于過壓限制。經(jīng)實測，該AGE電路對10 mV的信號增益可達(dá)40 dB、100 mV信號的增益可達(dá)20 dB，而對于幅度達(dá)1 V的較強輸入信號，只約有4 dB的增益。完成自動增益控制的作用。
接下來將實測的信號波形及幅值結(jié)果通過示波器顯示，并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。圖4給出的是輸入幅值為10 mV的信號波形(上方通道A所示的波形)，從示波器觀察每一個方格代表10 mV／Div，可以看出輸出信號的幅值約為450 mV(下方通道B所示的波形)示波器每一個方格代表10 mV／Div，并且波形未出現(xiàn)失真，利用增益公式D=20 lgVout／Vin，此時計算得放大增益約為40 dB。
經(jīng)實測，AGC電路對100 mV信號的增益可達(dá)20 dB，而對于幅度達(dá)1 V較強輸入信號只有約4 dB的增益。波形未出現(xiàn)失真，很好地完成了自動增益控制的作用。
評論