Elektronisia piirejä kehitettäessä on yleensä tarpeen ratkaista signaalien vahvistusongelma - lisätä niiden amplitudia tai tehoa. Mutta on tilanteita, joissa signaalin tasoa vaaditaan päinvastoin heikentämään. Ja tämä tehtävä ei ole niin yksinkertainen kuin miltä näyttää ensi silmäyksellä.
Sisältö
Mikä on vaimennin ja miten se toimii
Vaimennin on laite, jolla tarkoituksellisesti ja normaalisti vähennetään tulosignaalin amplitudia tai tehoa sen muotoa vääristämättä.
Radiotaajuusalueella käytettävien vaimentimien toimintaperiaate - jännitteenjakaja vastuksilla tai kondensaattoreilla. Tulosignaali jakautuu vastusten kesken suhteessa vastuksiin. Yksinkertaisin ratkaisu on kahden vastuksen jakaja. Tällaista vaimentinta kutsutaan L-muotoiseksi (ulkomaisessa teknisessä kirjallisuudessa - L-muotoinen). Tämän epäsymmetrisen laitteen kumpi tahansa puoli voi toimia tulona ja lähtönä.G-vaimentimen ominaisuus on alhainen häviötaso tuloa ja lähtöä sovitettaessa.
Vaimentimien tyypit
Käytännössä G-vaimenninta ei käytetä kovin usein - lähinnä tulo- ja lähtöresistanssien sovittamiseksi. P-tyypin laitteita (ulkomaisessa kirjallisuudessa Pi - latinan kirjaimesta π) ja T-tyyppisiä laitteita käytetään paljon laajemmin signaalien normalisoituun vaimenemiseen. Tämän periaatteen avulla voit luoda laitteita, joilla on sama tulo- ja lähtöimpedanssi (mutta tarvittaessa voit käyttää erilaisia).
Kuvassa on epäsymmetriset laitteet. Lähde ja kuorma on kytkettävä niihin epäsymmetrisillä linjoilla - koaksiaalikaapeleilla jne. mistä tahansa suunnasta.
Tasapainotetuissa linjoissa (kierretty pari jne.) käytetään balansoituja piirejä - niitä kutsutaan joskus H- ja O-tyyppisiksi vaimentimiksi, vaikka nämä ovat vain muunnelmia aiemmista laitteista.
Lisäämällä yksi (kaksi) vastusta vaimentimen T- (H-) tyypit muunnetaan siltavastuksiksi.
Teollisuus valmistaa vaimentimia kokonaisina laitteina, joissa on liittimet, mutta niitä voidaan valmistaa myös piirilevylle osana yleistä piiriä. Resistiivisillä ja kapasitiivisilla vaimentimilla on vakava plussa - ne eivät sisällä epälineaarisia elementtejä, mikä ei vääristä signaalia eikä johda uusien harmonisten esiintymiseen spektrissä ja olemassa olevien katoamiseen.
Resistiivisten lisäksi on olemassa muun tyyppisiä vaimentimia. Laajalti käytetty teollisuusteknologiassa:
- raja- ja polarisaatiovaimentimet - perustuen aaltoputkien suunnitteluominaisuuksiin;
- absorboivat vaimentimet - signaalin vaimennus aiheuttaa tehon absorption erityisesti valituista materiaaleista;
- optiset vaimentimet;
Tämäntyyppisiä laitteita käytetään mikroaaltouunitekniikassa ja valon taajuusalueella. Matalilla ja radiotaajuuksilla käytetään vastuksiin ja kondensaattoreihin perustuvia vaimentimia.
Pääpiirteet
Pääparametri, joka määrittää vaimentimien ominaisuudet, on vaimennuskerroin. Se mitataan desibeleinä. Ymmärtääksesi kuinka monta kertaa signaalin amplitudi pienenee vaimennuspiirin läpi kulkemisen jälkeen, kerroin on laskettava uudelleen desibeleistä kertaan. Signaaliamplitudia N desibelillä pienentävän laitteen lähdössä jännite on M kertaa pienempi:
M = 10(N/20) (teholle - M = 10(N/10)) .
Käänteinen laskelma:
N = 20⋅log10(M) (teholle N = 10⋅log10(M)).
Joten vaimentimelle, jonka Kosl \u003d -3 dB (kerroin on aina negatiivinen, koska arvo aina pienenee), lähtösignaalin amplitudi on 0,708 alkuperäisestä. Ja jos lähtöamplitudi on kaksi kertaa pienempi kuin alkuperäinen, niin Kosl on suunnilleen yhtä suuri kuin -6 dB.
Kaavat ovat varsin monimutkaisia henkisiä laskelmia varten, joten on parempi käyttää online-laskimia, joita Internetissä on paljon.
Säädettäville laitteille (porrastettu tai sileä) on ilmoitettu säätörajat.
Toinen tärkeä parametri on aaltoimpedanssi (impedanssi) tulossa ja lähdössä (ne voivat olla samat). Tämä vastus liittyy sellaiseen ominaisuuteen kuin seisova aaltosuhde (SWR) - se ilmoitetaan usein teollisuustuotteissa. Puhtaasti resistiiviselle kuormitukselle tämä kerroin lasketaan kaavalla:
- SWR=ρ/R jos ρ>R, missä R on kuormitusvastus ja ρ on johdon aaltoimpedanssi.
- SWR= R/ρ, jos ρ<R.
SWR on aina suurempi tai yhtä suuri kuin 1. Jos R=ρ, kaikki teho siirtyy kuormaan. Mitä enemmän nämä arvot eroavat, sitä suurempi häviö.Joten, kun SWR = 1,2, 99% tehosta saavuttaa kuorman, ja SWR = 3 - jo 75%. Kun 75 ohmin vaimennin kytketään 50 ohmin kaapeliin (tai päinvastoin), SWR = 1,5 ja häviö on 4 %.
Muita tärkeitä ominaisuuksia mainittava:
- toimintataajuusalue;
- suurin teho.
Tärkeää on myös sellainen parametri kuin tarkkuus - se tarkoittaa vaimennuksen sallittua poikkeamaa nimellisarvosta. Teollisten vaimentimien ominaisuuksia sovelletaan koteloon.
Joissakin tapauksissa laitteen teho on tärkeä. Energia, joka ei ole saavuttanut kuluttajaa, hajoaa vaimenninelementeillä, joten on tärkeää estää ylikuormitus.
Erityyppisten resistiivisten vaimentimien pääominaisuuksien laskemiseen on olemassa kaavoja, mutta ne ovat hankalia ja sisältävät logaritmeja. Siksi tarvitset ainakin laskimen käyttääksesi niitä. Siksi itselaskennassa on kätevämpää käyttää erikoisohjelmia (mukaan lukien verkossa).
Säädettävät vaimentimet
Vaimennuskertoimeen ja SWR:ään vaikuttavat kaikkien vaimentimen muodostavien elementtien arvo, joten luo laitteita, jotka perustuvat vastukset parametrien tasainen säätely on vaikeaa. Vaimennusta muuttamalla SWR on säädettävä ja päinvastoin. Tällaiset ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä vahvistimia, joiden vahvistus on pienempi kuin 1.
Tällaiset laitteet on rakennettu transistoreille tai OU, mutta siinä on lineaarisuusongelma. Ei ole helppoa luoda vahvistinta, joka ei vääristä aaltomuotoa laajalla taajuusalueella. Porrassäätöä käytetään paljon laajemmin - vaimentimet kytketään sarjaan, niiden heikkeneminen lasketaan yhteen. Tarvittavat piirit ohitetaan (releen koskettimet jne).Joten haluttu vaimennuskerroin saavutetaan muuttamatta aaltoresistanssia.
Laajakaistamuuntajiin (SHPT) rakennettuja laitteita signaalin vaimentamiseen tasaisella säädöllä on olemassa. Niitä käytetään amatööriviestintätekniikassa tapauksissa, joissa tulon ja lähdön yhteensovitusvaatimukset ovat alhaiset.
Aaltoputkiin rakennettujen vaimentimien tasainen viritys saavutetaan geometrisia mittoja muuttamalla. Optisia vaimentimia valmistetaan myös tasaisella vaimennuksen ohjauksella, mutta tällaisilla laitteilla on melko monimutkainen rakenne, koska ne sisältävät järjestelmän linssejä, optisia suodattimia jne.
Sovellusalue
Jos vaimentimella on erilaiset tulo- ja lähtövastukset, se voi toimia vaimennustoiminnon lisäksi sovituslaitteena. Joten jos sinun on liitettävä 75 ja 50 ohmin kaapelit, voit laittaa niiden väliin asianmukaisesti lasketun kaapelin ja normalisoidun vaimennuksen kanssa voit myös korjata sovitusasteen.
Vastaanottolaitteistoissa käytetään vaimentimia, jotta tulopiirit eivät ylikuormittaisi voimakkaalla harhasäteilyllä. Joissakin tapauksissa häiriösignaalin vaimentaminen, jopa samanaikaisesti heikon halutun signaalin kanssa, voi parantaa vastaanoton laatua vähentämällä keskinäismodulaatiohäiriöiden tasoa.
Mittaustekniikassa vaimentimia voidaan käyttää erotuksena - ne vähentävät kuorman vaikutusta referenssisignaalin lähteeseen. Optisia vaimentimia käytetään laajalti kuituoptisten viestintälinjojen lähetin-vastaanotinlaitteiden testaamiseen.Niiden avulla mallinnetaan vaimennus todellisessa linjassa ja määritetään vakaan kommunikoinnin ehdot ja rajat.
Audiotekniikassa vaimentimia käytetään tehonsäätölaitteina. Toisin kuin potentiometrit, ne tekevät tämän pienemmällä tehohäviöllä. Täällä on helpompi varmistaa tasainen säätö, koska aaltovastus ei ole tärkeä - vain vaimennus ratkaisee. Televisiokaapeliverkoissa vaimentimet eliminoivat TV-tulojen ylikuormituksen ja mahdollistavat lähetyksen laadun säilyttämisen vastaanotto-olosuhteista riippumatta.
Koska vaimennin ei ole monimutkaisin laite, se löytää laajimman sovelluksen radiotaajuuspiireissä ja antaa sinun ratkaista erilaisia ongelmia. Mikroaalto- ja optisilla taajuuksilla nämä laitteet on rakennettu eri tavalla, ja ne ovat monimutkaisia teollisuusyksiköitä.
Samanlaisia artikkeleita:
