Când se dezvoltă circuite electronice, este de obicei necesar să se rezolve problema de amplificare a semnalelor - creșterea amplitudinii sau puterii acestora. Dar există situații când nivelul semnalului este necesar, dimpotrivă, să slăbească. Și această sarcină nu este atât de simplă pe cât pare la prima vedere.
Conţinut
Ce este un atenuator și cum funcționează
Un atenuator este un dispozitiv pentru reducerea intenționată și normală a amplitudinii sau puterii unui semnal de intrare fără a distorsiona forma acestuia.
Principiul de funcționare a atenuatoarelor utilizate în domeniul de frecvență radio - divizor de tensiune cu rezistențe sau condensatoare. Semnalul de intrare este distribuit între rezistențe proporțional cu rezistențele. Cea mai simplă soluție este un divizor de două rezistențe. Un astfel de atenuator se numește în formă de L (în literatura tehnică străină - în formă de L). Oricare parte a acestui dispozitiv dezechilibrat poate servi ca intrare și ieșire.O caracteristică a atenuatorului G este un nivel scăzut de pierderi atunci când se potrivește intrarea și ieșirea.
Tipuri de atenuatoare
În practică, atenuatorul G nu este folosit atât de des - în principal pentru a se potrivi cu rezistențele de intrare și de ieșire. Dispozitivele de tip P (în literatura străină Pi - din litera latină π) și dispozitivele de tip T sunt utilizate mult mai pe scară largă pentru atenuarea normalizată a semnalelor. Acest principiu vă permite să creați dispozitive cu aceeași impedanță de intrare și de ieșire (dar, dacă este necesar, puteți utiliza altele diferite).
Figura prezintă dispozitive dezechilibrate. Sursa și sarcina trebuie conectate la ele cu linii dezechilibrate - cabluri coaxiale etc. din orice direcție.
Pentru liniile echilibrate (perechi răsucite etc.), se folosesc circuite echilibrate - uneori sunt numite atenuatoare de tip H și O, deși acestea sunt doar variații ale dispozitivelor anterioare.
Prin adăugarea unuia (două) rezistențe, tipurile de atenuatoare T- (H-) sunt convertite în cele de punte.
Atenuatoarele sunt produse de industrie sub formă de dispozitive complete cu conectori pentru conectare, dar pot fi realizate și pe o placă de circuit imprimat ca parte a unui circuit general. Atenuatoarele rezistive și capacitive au un plus serios - nu conțin elemente neliniare, ceea ce nu distorsionează semnalul și nu duce la apariția de noi armonici în spectru și la dispariția celor existente.
Pe lângă rezistive, există și alte tipuri de atenuatoare. Folosit pe scară largă în tehnologia industrială:
- atenuatoare de limită și polarizare - pe baza proprietăților de proiectare ale ghidurilor de undă;
- atenuatoare absorbante - atenuarea semnalului determină absorbția de putere de către materiale special selectate;
- atenuatoare optice;
Aceste tipuri de dispozitive sunt utilizate în tehnologia cu microunde și în domeniul de frecvență a luminii. La frecvențe joase și radio se folosesc atenuatoare bazate pe rezistențe și condensatoare.
Principalele caracteristici
Principalul parametru care determină proprietățile atenuatoarelor este coeficientul de atenuare. Se măsoară în decibeli. Pentru a înțelege de câte ori scade amplitudinea semnalului după trecerea prin circuitul de atenuare, este necesar să se recalculeze coeficientul de la decibeli la ori. La ieșirea unui dispozitiv care reduce amplitudinea semnalului cu N decibeli, tensiunea va fi de M ori mai mică:
M=10(N/20) (pentru putere - M=10(N/10)) .
calcul invers:
N=20⋅log10(M) (pentru puterea N=10⋅log10(M)).
Deci, pentru un atenuator cu Kosl \u003d -3 dB (coeficientul este întotdeauna negativ, deoarece valoarea scade întotdeauna), semnalul de ieșire va avea o amplitudine de 0,708 față de original. Și dacă amplitudinea de ieșire este de două ori mai mică decât cea originală, atunci Kosl este aproximativ egal cu -6 dB.
Formulele sunt destul de complexe pentru calculele mentale, așa că este mai bine să folosiți calculatoare online, dintre care există foarte multe pe Internet.
Pentru dispozitivele reglabile (în trepte sau netede), sunt indicate limitele de reglare.
Un alt parametru important este impedanța undei (impedanța) la intrare și la ieșire (pot fi la fel). Această rezistență este asociată cu o astfel de caracteristică precum raportul de unde staționare (SWR) - este adesea indicată pe produsele industriale. Pentru o sarcină pur rezistivă, acest coeficient se calculează prin formula:
- SWR=ρ/R dacă ρ>R, unde R este rezistența de sarcină și ρ este impedanța de undă a liniei.
- SWR= R/ρ dacă ρ<R.
SWR este întotdeauna mai mare sau egal cu 1. Dacă R=ρ, toată puterea este transferată la sarcină. Cu cât aceste valori diferă mai mult, cu atât pierderea este mai mare.Deci, cu SWR = 1,2, 99% din putere va ajunge la sarcină, iar cu SWR = 3 - deja 75%. Când conectați un atenuator de 75 ohmi la un cablu de 50 ohmi (sau invers), SWR = 1,5 și pierderea va fi de 4%.
Alte caracteristici importante de menționat:
- intervalul de frecvență de funcționare;
- putere maxima.
De asemenea, este important un astfel de parametru precum precizia - înseamnă abaterea admisibilă a atenuării de la nominal. Pentru atenuatoarele industriale, caracteristicile sunt aplicate carcasei.
În unele cazuri, puterea dispozitivului este importantă. Energia care nu a ajuns la consumator este disipată de elementele de atenuare, de aceea este esențială prevenirea supraîncărcării.
Există formule pentru calcularea principalelor caracteristici ale atenuatoarelor rezistive de diferite modele, dar sunt greoaie și conțin logaritmi. Prin urmare, pentru a le folosi, aveți nevoie de cel puțin un calculator. Prin urmare, pentru auto-calcul este mai convenabil să folosiți programe speciale (inclusiv online).
Atenuatoare reglabile
Coeficientul de atenuare și SWR sunt afectate de valoarea tuturor elementelor care alcătuiesc atenuatorul, așa că creați dispozitive bazate pe rezistențe cu reglarea lină a parametrilor este dificilă. Prin modificarea atenuării, este necesară reglarea SWR și invers. Astfel de probleme pot fi rezolvate prin utilizarea amplificatoarelor cu un câștig mai mic de 1.
Astfel de dispozitive sunt construite pe tranzistori sau OU, dar există o problemă de liniaritate. Nu este ușor să creați un amplificator care să nu distorsioneze forma de undă pe o gamă largă de frecvențe. Reglarea în trepte este mult mai utilizată - atenuatoarele sunt conectate în serie, slăbirea lor se adună. Acele circuite necesare sunt manevrate (contacte releu etc).Deci se obține coeficientul de atenuare dorit fără modificarea rezistenței undei.
Există modele de dispozitive pentru atenuarea semnalului cu reglare lină, construite pe transformatoare de bandă largă (SHPT). Ele sunt utilizate în tehnologia de comunicații pentru amatori în cazurile în care cerințele pentru potrivirea intrării și ieșirii sunt scăzute.
Reglarea lină a atenuatoarelor construite pe ghiduri de undă se realizează prin modificarea dimensiunilor geometrice. Atenuatoarele optice sunt, de asemenea, produse cu control al atenuării fără probleme, dar astfel de dispozitive au un design destul de complicat, deoarece conțin un sistem de lentile, filtre optice etc.
Zona de aplicare
Dacă atenuatorul are rezistențe diferite de intrare și ieșire, atunci, pe lângă funcția de atenuare, poate acționa ca un dispozitiv de potrivire. Deci, dacă trebuie să conectați cabluri de 75 și 50 ohmi, puteți pune unul calculat corespunzător între ele, iar împreună cu atenuarea normalizată, puteți corecta și gradul de potrivire.
În echipamentele de recepție, atenuatoarele sunt utilizate pentru a evita supraîncărcarea circuitelor de intrare cu radiații parasite puternice. În unele cazuri, atenuarea semnalului de interferență, chiar și în același timp cu un semnal dorit slab, poate îmbunătăți calitatea recepției prin reducerea nivelului de interferență de intermodulație.
În tehnologia de măsurare, atenuatoarele pot fi utilizate ca decuplare - reduc efectul sarcinii asupra sursei semnalului de referință. Atenuatoarele optice sunt utilizate pe scară largă în testarea echipamentelor transceiver pentru liniile de comunicație cu fibră optică.Cu ajutorul lor, se modelează atenuarea într-o linie reală și se determină condițiile și limitele comunicării stabile.
În tehnologia audio, atenuatoarele sunt folosite ca dispozitive de control al puterii. Spre deosebire de potențiometre, ele fac acest lucru cu o pierdere de putere mai mică. Aici este mai ușor să se asigure o reglare lină, deoarece rezistența undelor nu este importantă - doar atenuarea contează. În rețelele de televiziune prin cablu, atenuatoarele elimină supraîncărcarea intrărilor TV și vă permit să mențineți calitatea transmisiei indiferent de condițiile de recepție.
Nefiind cel mai complex dispozitiv, atenuatorul își găsește cea mai largă aplicație în circuitele de radiofrecvență și vă permite să rezolvați diverse probleme. La microunde și frecvențe optice, aceste dispozitive sunt construite diferit și sunt unități industriale complexe.
Articole similare:
