Подобная имитация дросселей используется довольно часто, в т.ч. в звуковых эквалайзерах и фильтрах. Опубликовано много схем для малых токов порядка нескольких миллиампер. Рассмотрим имитационную катушку индуктивности с незаземленными выводами, обладающую двумя преимуществами: простота регулировки и большой диапазон токов (макс. среднеквадратичное значение: 1 А).

Обычно дроссели имитируются с помощью преобразователей импеданса (ПИ) или операционных усилителей тока, управляемых напряжением (ОУУН), которые подключаются как гираторы. Недостаток первого подхода заключается в том, что для изменения индуктивности придется заменять ПИ. Во втором подходе разработчик сталкивается с ограниченным набором коммерческих ОУУН, причем все они позволяют работать только при низких токах. Так, наиболее распространенный усилитель LM13700 имеет максимальный выходной ток 1 мА. Этих недостатков можно избежать, если вместо ОУУН использовать схему токового насоса Холанда – Howland Current Pumps (HCP). Схема показана на рисунке 1.

Отношение R1/R2 должно быть как можно ближе к отношению R5/(R3 + R4). Крутизна характеристики выражается следующим образом:

G = (R2/R1) × (1/R3).

Когда R4 = 0, а остальные резисторы имеют номиналы, указанные на рисунке 1, G = 1 × 10^–6A/В. Чтобы расширить диапазон выходных токов, следует использовать дополнительный усилительный каскад (см. рис. 2). При указанных номиналах G = 0,1 А/В.

По сути HCP является источником тока, поэтому не следует использовать нагрузки с высоким импедансом. Фильтр на выходе U2 (резистор 47 Ом и конденсаторы 47 пФ и 15 пФ) помимо своей основной задачи повышает стабильность схемы при работе с небольшой нагрузкой.

Усилители H2 и H1, H3 можно заменить на ОУУН.

В полученном дросселе L = C/(G1 × G2), G1 – крутизна H1 и Н3, G2 – крутизна Н2. При указанных на схеме номиналах L = 1 мкФ/(1 × 10^–7) = 10 Гн, причем среднеквадратичный выходной ток может достигать 1 А.

Усилитель U3 снимает нагрузку с конденсатора C, через который должны проходить токи несколько микроампер. Если U3 имеет регулируемый коэффициент усиления, то можно имитировать любую величину индуктивности.