Az elektronikus áramkörök fejlesztésekor általában meg kell oldani a jelek erősítésének problémáját - növelni kell amplitúdójukat vagy teljesítményüket. De vannak olyan helyzetek, amikor a jelszintet éppen ellenkezőleg, gyengíteni kell. És ez a feladat nem olyan egyszerű, mint amilyennek első pillantásra tűnik.
Tartalom
Mi az a csillapító és hogyan működik
A csillapító olyan eszköz, amely szándékosan és normálisan csökkenti a bemeneti jel amplitúdóját vagy teljesítményét anélkül, hogy torzítaná annak alakját.
A rádiófrekvenciás tartományban használt csillapítók működési elve - feszültségosztó ellenállásokkal vagy kondenzátorokkal. A bemeneti jel az ellenállások arányában oszlik el az ellenállások között. A legegyszerűbb megoldás egy két ellenállás osztója. Az ilyen csillapítót L-alakúnak nevezik (a külföldi szakirodalomban - L-alakú). Ennek a kiegyensúlyozatlan eszköznek bármelyik oldala be- és kimenetként szolgálhat.A G-csillapító jellemzője az alacsony veszteségszint a bemenet és a kimenet összehangolásakor.
A csillapítók típusai
A gyakorlatban a G-csillapítót nem használják olyan gyakran - főleg a bemeneti és kimeneti ellenállások összehangolására. A jelek normalizált csillapítására sokkal szélesebb körben alkalmazzák a P típusú eszközöket (a külföldi szakirodalomban Pi - a latin π betűből) és a T típusú eszközöket. Ez az elv lehetővé teszi, hogy azonos bemeneti és kimeneti impedanciájú eszközöket hozzon létre (de ha szükséges, használhat különbözőeket).
Az ábra a kiegyensúlyozatlan eszközöket mutatja. A forrást és a terhelést kiegyensúlyozatlan vezetékekkel kell csatlakoztatni hozzájuk - koaxiális kábelekkel stb. bármely irányból.
Kiegyensúlyozott vonalakhoz (csavart érpár stb.) Kiegyensúlyozott áramköröket használnak - ezeket néha H- és O-típusú csillapítóknak nevezik, bár ezek csak az előző eszközök változatai.
Egy (két) ellenállás hozzáadásával a T- (H-) csillapító típusokat áthidalóvá alakítjuk.
A csillapítókat az ipar komplett készülékek formájában gyártja, csatlakozási csatlakozókkal, de elkészíthetők nyomtatott áramköri lapra is, általános áramkör részeként. Az ellenállásos és kapacitív csillapítóknak komoly előnye van - nem tartalmaznak nemlineáris elemeket, ami nem torzítja a jelet, és nem vezet új harmonikusok megjelenéséhez a spektrumban és a meglévők eltűnéséhez.
Az ellenálláson kívül más típusú csillapítók is léteznek. Ipari technológiában széles körben használják:
- határ- és polarizációcsillapítók - a hullámvezetők tervezési tulajdonságai alapján;
- elnyelő csillapítók - a jel csillapítása teljesítményfelvételt okoz speciálisan kiválasztott anyagoknál;
- optikai csillapítók;
Az ilyen típusú eszközöket a mikrohullámú technológiában és a fényfrekvencia tartományban használják. Alacsony és rádiófrekvenciákon ellenállásokon és kondenzátorokon alapuló csillapítókat használnak.
Főbb jellemzők
A csillapítók tulajdonságait meghatározó fő paraméter a csillapítási együttható. Decibelben mérik. Annak megértéséhez, hogy a jel amplitúdója hányszor csökken a csillapító áramkörön való áthaladás után, újra kell számítani az együtthatót decibelről időre. Egy olyan eszköz kimenetén, amely N decibellel csökkenti a jelamplitúdót, a feszültség M-szer kisebb lesz:
M=10(N/20) (teljesítmény esetén M=10(N/10)) .
Fordított számítás:
N=20⋅log10(M) (teljesítmény N=10⋅log10(M)).
Tehát egy Kosl \u003d -3 dB értékű csillapító esetén (az együttható mindig negatív, mivel az érték mindig csökken), a kimeneti jel amplitúdója 0,708 lesz az eredetihez képest. És ha a kimeneti amplitúdó kétszer kisebb, mint az eredeti, akkor a Kosl körülbelül -6 dB.
A képletek meglehetősen bonyolultak a fejben történő számításokhoz, ezért érdemesebb online számológépeket használni, amelyekből nagyon sok van az interneten.
Az állítható eszközök (lépcsős vagy sima) esetén a beállítási határértékek vannak feltüntetve.
Egy másik fontos paraméter a hullámimpedancia (impedancia) a bemeneten és a kimeneten (lehet azonos is). Ezt az ellenállást olyan jellemzőkkel társítják, mint az állóhullámarány (SWR) - ezt gyakran jelzik az ipari termékeken. Tisztán ellenállásos terhelés esetén ezt az együtthatót a következő képlettel számítják ki:
- SWR=ρ/R, ha ρ>R, ahol R a terhelési ellenállás, ρ pedig a vonal hullámimpedanciája.
- SWR= R/ρ, ha ρ<R.
Az SWR mindig nagyobb vagy egyenlő, mint 1. Ha R=ρ, az összes teljesítmény a terhelésre kerül. Minél jobban eltérnek ezek az értékek, annál nagyobb a veszteség.Tehát SWR = 1,2 esetén a teljesítmény 99% -a eléri a terhelést, SWR = 3 esetén pedig már 75%. Ha 75 ohmos csillapítót csatlakoztat 50 ohmos kábelhez (vagy fordítva), az SWR = 1,5, és a veszteség 4%.
További fontos jellemzők, amelyeket meg kell említeni:
- működési frekvencia tartomány;
- maximális teljesítmény.
Szintén fontos egy olyan paraméter, mint a pontosság - ez a csillapítás megengedett eltérését jelenti a névleges értéktől. Az ipari csillapítók esetében a jellemzőket a házra kell alkalmazni.
Bizonyos esetekben a készülék teljesítménye fontos. A fogyasztóhoz nem jutott energiát a csillapító elemek elvezetik, ezért kritikus a túlterhelés megakadályozása.
Vannak képletek a különféle kialakítású rezisztív csillapítók fő jellemzőinek kiszámítására, de ezek nehézkesek és logaritmusokat tartalmaznak. Ezért használatukhoz legalább egy számológépre van szüksége. Ezért az önszámításhoz kényelmesebb speciális programokat használni (beleértve az internetet is).
Állítható csillapítók
A csillapítási együtthatót és az SWR-t a csillapítót alkotó összes elem értéke befolyásolja, ezért hozzon létre eszközöket a ellenállások a paraméterek gördülékeny szabályozásával nehéz. A csillapítás megváltoztatásával be kell állítani az SWR-t és fordítva. Az ilyen problémák megoldhatók 1-nél kisebb erősítésű erősítők használatával.
Az ilyen eszközök tranzisztorokra épülnek, ill OU, de a linearitás problémája van. Nem könnyű olyan erősítőt létrehozni, amely nem torzítja a hullámformát széles frekvenciatartományban. A fokozatos szabályozást sokkal szélesebb körben alkalmazzák - a csillapítók sorba vannak kötve, gyengülésük összeadódik. A szükséges áramkörök tolatásra kerülnek (relé érintkezők stb).Így a kívánt csillapítási együttható a hullámellenállás megváltoztatása nélkül érhető el.
A jel csillapítására zökkenőmentesen szabályozható, szélessávú transzformátorokra (SHPT) épülő eszközök vannak. Az amatőr kommunikációs technológiában olyan esetekben használják őket, amikor a bemenet és a kimenet megfeleltetésének követelményei alacsonyak.
A hullámvezetőkre épített csillapítók sima hangolása a geometriai méretek változtatásával érhető el. Az optikai csillapítókat sima csillapítás-szabályozással is gyártják, de az ilyen eszközök meglehetősen bonyolult felépítésűek, mivel tartalmaznak lencséket, optikai szűrőket stb.
Alkalmazási terület
Ha a csillapító különböző bemeneti és kimeneti ellenállásokkal rendelkezik, akkor a csillapítási funkción kívül illeszkedő eszközként is működhet. Tehát ha 75 és 50 ohmos kábeleket kell csatlakoztatni, akkor ezek közé tehetünk egy megfelelően kiszámítottat, és a normalizált csillapítással együtt az illesztés mértékét is korrigálhatjuk.
A vevőberendezésekben csillapítókat használnak, hogy elkerüljék a bemeneti áramkörök erős hamis sugárzással való túlterhelését. Egyes esetekben a zavaró jel csillapítása, akár egy gyenge kívánt jellel egyidejűleg is javíthatja a vétel minőségét az intermodulációs interferencia szintjének csökkentésével.
A méréstechnikában a csillapítók használhatók szétcsatolásként - csökkentik a terhelés hatását a referenciajel forrására. Az optikai csillapítókat széles körben használják a száloptikai kommunikációs vonalak adó-vevő berendezéseinek tesztelésére.Segítségükkel modellezzük a csillapítást egy valós vonalban, és meghatározzuk a stabil kommunikáció feltételeit, határait.
Az audiotechnológiában a csillapítókat teljesítményszabályozó eszközként használják. A potenciométerekkel ellentétben ezt kisebb teljesítményveszteséggel teszik. Itt könnyebben biztosítható a zökkenőmentes beállítás, mivel a hullámellenállás nem fontos - csak a csillapítás számít. A televíziós kábelhálózatokban a csillapítók kiküszöbölik a TV-bemenetek túlterhelését, és lehetővé teszik az átviteli minőség fenntartását a vételi körülményektől függetlenül.
Mivel nem a legösszetettebb eszköz, a csillapító a rádiófrekvenciás áramkörökben a legszélesebb körben alkalmazható, és lehetővé teszi különféle problémák megoldását. Mikrohullámú és optikai frekvenciákon ezek az eszközök eltérően épülnek fel, és összetett ipari egységek.
Hasonló cikkek:
