Kod razvoja elektroničkih sklopova obično je potrebno riješiti problem pojačanja signala – povećanje njihove amplitude ili snage. Ali postoje situacije kada je razina signala potrebna, naprotiv, oslabiti. A ovaj zadatak nije tako jednostavan kao što se čini na prvi pogled.
Sadržaj
Što je atenuator i kako radi
Atenuator je uređaj za namjerno i normalno smanjenje amplitude ili snage ulaznog signala bez izobličenja njegovog oblika.
Princip rada atenuatora koji se koriste u radiofrekvencijskom području - djelitelj napona s otpornicima ili kondenzatorima. Ulazni signal se raspoređuje između otpornika proporcionalno otporima. Najjednostavnije rješenje je razdjelnik od dva otpornika. Takav atenuator naziva se L-oblik (u stranoj tehničkoj literaturi - L-oblik). Svaka strana ovog neuravnoteženog uređaja može poslužiti kao ulaz i izlaz.Značajka G-atenuatora je niska razina gubitaka pri usklađivanju ulaza i izlaza.
Vrste atenuatora
U praksi se G-atenuator ne koristi tako često - uglavnom za usklađivanje ulaznog i izlaznog otpora. Uređaji tipa P (u stranoj literaturi Pi - od latinskog slova π) i uređaji tipa T koriste se mnogo šire za normalizirano slabljenje signala. Ovaj princip vam omogućuje stvaranje uređaja s istom ulaznom i izlaznom impedancijom (ali, ako je potrebno, možete koristiti različite).
Slika prikazuje neuravnotežene uređaje. Izvor i opterećenje moraju biti spojeni na njih neuravnoteženim vodovima - koaksijalnim kabelima itd. iz bilo kojeg smjera.
Za uravnotežene vodove (upleteni par itd.) koriste se uravnoteženi krugovi - ponekad se nazivaju prigušivačima H- i O-tipa, iako su to samo varijacije prethodnih uređaja.
Dodavanjem jednog (dva) otpornika tipovi atenuatora T- (H-) se pretvaraju u mosne.
Prigušivači se u industriji proizvode u obliku kompletnih uređaja s konektorima za spajanje, ali se mogu izraditi i na tiskanoj ploči kao dio općeg sklopa. Otporni i kapacitivni atenuatori imaju ozbiljan plus - ne sadrže nelinearne elemente, što ne iskrivljuje signal i ne dovodi do pojave novih harmonika u spektru i nestanka postojećih.
Osim otpornih, postoje i druge vrste atenuatora. Široko se koristi u industrijskoj tehnologiji:
- granični i polarizacijski atenuatori - temeljeni na projektnim svojstvima valovoda;
- apsorpcijski atenuatori - slabljenje signala uzrokuje apsorpciju snage posebno odabranim materijalima;
- optički prigušivači;
Ove vrste uređaja koriste se u mikrovalnoj tehnologiji i u području frekvencija svjetlosti. Na niskim i radio-frekvencijama koriste se prigušivači na bazi otpornika i kondenzatora.
Glavne karakteristike
Glavni parametar koji određuje svojstva atenuatora je koeficijent prigušenja. Mjeri se u decibelima. Da bismo razumjeli koliko se puta smanjuje amplituda signala nakon prolaska kroz prigušni krug, potrebno je preračunati koeficijent iz decibela u vremena. Na izlazu uređaja koji smanjuje amplitudu signala za N decibela, napon će biti M puta manji:
M=10(N/20) (za snagu — M=10(N/10)) .
Obrnuti izračun:
N=20⋅log10(M) (za snagu N=10⋅log10(M)).
Dakle, za atenuator s Kosl \u003d -3 dB (koeficijent je uvijek negativan, budući da se vrijednost uvijek smanjuje), izlazni signal će imati amplitudu od 0,708 od izvornika. A ako je izlazna amplituda dva puta manja od izvorne, tada je Kosl približno jednak -6 dB.
Formule su prilično složene za mentalne izračune, pa je bolje koristiti online kalkulatore, kojih na internetu ima jako puno.
Za podesive uređaje (stepenaste ili glatke) navedene su granice podešavanja.
Drugi važan parametar je valna impedancija (impedancija) na ulazu i izlazu (mogu biti isti). Ovaj otpor je povezan s takvom karakteristikom kao što je omjer stajaćih valova (SWR) - često je naznačen na industrijskim proizvodima. Za čisto otporno opterećenje, ovaj se koeficijent izračunava po formuli:
- SWR=ρ/R ako je ρ>R, gdje je R otpor opterećenja, a ρ valna impedancija linije.
- SWR= R/ρ ako je ρ<R.
SWR je uvijek veći ili jednak 1. Ako je R=ρ, sva snaga se prenosi na opterećenje. Što se ove vrijednosti više razlikuju, to je gubitak veći.Dakle, sa SWR = 1,2, 99% snage će dostići opterećenje, a sa SWR = 3 - već 75%. Prilikom spajanja atenuatora od 75 ohma na kabel od 50 ohma (ili obrnuto), SWR = 1,5 i gubitak će biti 4%.
Ostale važne značajke koje treba spomenuti:
- radni frekvencijski raspon;
- maksimalna snaga.
Također je važan parametar kao što je točnost - to znači dopušteno odstupanje slabljenja od nominalnog. Za industrijske prigušivače karakteristike se primjenjuju na kućište.
U nekim slučajevima je važna snaga uređaja. Energija koja nije stigla do potrošača raspršuje se elementima prigušivača, pa je kritično spriječiti preopterećenje.
Postoje formule za izračun glavnih karakteristika otpornih prigušivača različitih izvedbi, ali su glomazne i sadrže logaritme. Stoga, da biste ih koristili, potreban vam je barem kalkulator. Stoga je za samoizračun prikladnije koristiti posebne programe (uključujući online).
Podesivi prigušivači
Na koeficijent prigušenja i SWR utječe vrijednost svih elemenata koji čine atenuator, stoga kreirajte uređaje na temelju otpornici uz glatku regulaciju parametara je teško. Promjenom prigušenja potrebno je podesiti SWR i obrnuto. Takvi se problemi mogu riješiti korištenjem pojačala s pojačanjem manjim od 1.
Takvi se uređaji grade na tranzistorima odn OU, ali postoji problem linearnosti. Nije lako stvoriti pojačalo koje ne iskrivljuje valni oblik u širokom rasponu frekvencija. Stupanjska regulacija se mnogo više koristi - atenuatori su spojeni u seriju, njihovo slabljenje se zbraja. Oni strujni krugovi koji su potrebni su šantirani (relejni kontakti itd).Dakle, željeni koeficijent slabljenja dobiva se bez promjene valnog otpora.
Postoje dizajni uređaja za prigušivanje signala s glatkim podešavanjem, izgrađeni na širokopojasnim transformatorima (SHPT). Koriste se u amaterskoj komunikacijskoj tehnologiji u slučajevima kada su zahtjevi za usklađivanjem ulaza i izlaza niski.
Glatko ugađanje atenuatora izgrađenih na valovodima postiže se promjenom geometrijskih dimenzija. Optički prigušivači se također proizvode s glatkom kontrolom prigušenja, ali takvi uređaji imaju prilično kompliciran dizajn, jer sadrže sustav leća, optičkih filtera itd.
Područje primjene
Ako atenuator ima različite ulazne i izlazne otpore, tada, uz funkciju prigušenja, može djelovati i kao uređaj za usklađivanje. Dakle, ako trebate spojiti kabele od 75 i 50 ohma, između njih možete staviti odgovarajuće izračunati, a zajedno s normaliziranim prigušenjem možete ispraviti i stupanj podudaranja.
U prijamnoj opremi koriste se prigušivači kako bi se izbjeglo preopterećenje ulaznih krugova snažnim lažnim zračenjem. U nekim slučajevima, slabljenje ometajućeg signala, čak i istovremeno sa slabim traženim signalom, može poboljšati kvalitetu prijema smanjenjem razine intermodulacijskih smetnji.
U mjernoj tehnologiji, prigušivači se mogu koristiti kao razdvajanje - smanjuju učinak opterećenja na izvor referentnog signala. Optički prigušivači se naširoko koriste u ispitivanju primopredajne opreme za optičke komunikacijske linije.Uz njihovu pomoć modelira se prigušenje u realnoj liniji i određuju uvjeti i granice stabilne komunikacije.
U audio tehnologiji, prigušivači se koriste kao uređaji za kontrolu snage. Za razliku od potenciometara, oni to rade s manjim gubitkom snage. Ovdje je lakše osigurati glatku prilagodbu, jer otpor valova nije važan - važno je samo prigušenje. U televizijskim kabelskim mrežama prigušivači eliminiraju preopterećenje TV ulaza i omogućuju održavanje kvalitete prijenosa bez obzira na uvjete prijema.
Budući da nije najsloženiji uređaj, atenuator nalazi najširu primjenu u radiofrekvencijskim krugovima i omogućuje rješavanje raznih problema. Na mikrovalnim i optičkim frekvencijama ovi su uređaji drugačije građeni i složene su industrijske jedinice.
Slični članci:
