co jsou atenuátory?
atenuátory jsou pasivní zařízení. Je vhodné diskutovat o nich spolu s decibely. Atenuátory oslabují nebo tlumí výstup na vysoké úrovni generátoru signálu, například, poskytnout signál nižší úrovně pro něco jako anténní vstup citlivého rádiového přijímače. (obrázek níže) atenuátor může být zabudován do generátoru signálu nebo může být samostatným zařízením. Mohlo by to poskytnout pevné nebo nastavitelné množství útlumu. Část útlumu může také poskytnout izolaci mezi zdrojem a obtížným zatížením.
konstantní impedance útlumu je přizpůsoben zdroj impedance ZI a zatížení impedance ZO. Pro vysokofrekvenční zařízení Z je 50 Ω.
V případě stand-alone atenuátor, musí být umístěn do série mezi zdroj signálu a zátěž tím, že rozbije otevřít cestu signálu, jak je znázorněno na obrázku výše. Kromě toho musí odpovídat jak impedanci zdroje zi, tak impedanci zátěže ZO, přičemž poskytuje určité množství útlumu. V této části se budeme zabývat pouze zvláštním a nejběžnějším případem, kdy jsou impedance zdroje a zatížení stejné. V této části se nebere v úvahu, nerovnoměrné impedance zdroje a zatížení mohou být porovnány sekcí útlumu. Formulace je však složitější.
t sekce a Π sekce atenuátory jsou běžné formy.
běžné konfigurace jsou sítě T A Π zobrazené na obrázku výše. Více sekcí atenuátoru může být kaskádováno, pokud jsou zapotřebí ještě slabší signály, jako na obrázku níže.
použití decibelů pro atenuátory
poměry napětí používané při konstrukci atenuátorů jsou často vyjádřeny jako decibely. Poměr napětí musí být odvozen od útlumu v decibelech. Výkonové poměry vyjádřené jako decibely jsou aditivní. Například atenuátor 10 dB následovaný atenuátorem 6 dB poskytuje celkově 16 db útlumu.
10 dB + 6 db = 16 dB
měnící se hladiny zvuku jsou vnímatelné zhruba úměrně logaritmu poměru výkonu (PI / PO).
hladina zvuku = log10 (PI / PO)
změna hladiny zvuku o 1 dB je pro posluchače sotva znatelná, zatímco 2 db je snadno vnímatelná. Útlum 3dB odpovídá řezný výkon na polovinu, zatímco zisk 3 db odpovídá zdvojnásobení výkonu. Zisk -3 dB je stejný jako útlum +3 dB, což odpovídá polovině původní úrovně výkonu.
změna výkonu v decibelech z hlediska poměru výkonu je:
dB = 10 log10(PI / PO)
za Předpokladu, že zatížení RI na PI je stejné jako zatížení rezistoru RO na PO(RI = RO), decibely mohou být odvozeny od napětí poměr (VI / VO), nebo aktuální poměr (II / IO):
PO = V O IO = VO2 / R = IO2 R PI = V I II = VI2 / R = II2 R dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(VI2 / VO2) = 20 log10(VI/VO) dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(II2 / IO2) = 20 log10(II/IO)
Decibel Rovnice
dva nejčastěji používané formy decibel rovnice jsou:
dB = 10 log10(PI / PO) nebo dB = 20 log10 (VI / VO)
použijeme druhou formu, protože potřebujeme poměr napětí. Opět platí, že forma rovnice poměru napětí je použitelná pouze tehdy, jsou-li dva odpovídající odpory stejné. To znamená, že odpor zdroje a zatížení musí být stejný.
příklady použití Decibelových rovnic
příklad: výkon do atenuátoru je 10 wattů, výkon je 1 Watt. Najděte útlum v dB.
dB = 10 log10 (PI / PO) = 10 log10 (10 /1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB
příklad: Najděte poměr útlumu napětí (k= (VI / VO)) pro atenuátor 10 dB.
dB = 10= 20 log10(VI / VO) 10/20 = log10(VI / VO) 1010/20 = 10log10(VI / VO) 3.16 = (VI / VO) = AP(poměr)
Příklad: Výkon do atenuátor je 100 mw, výkon je 1 mw. Najděte útlum v dB.
dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10 (100 /1) = 10 log10 (100) = 10 (2) = 20 dB
Příklad: Najděte napětí útlum poměr (K= (VI / VO)) pro 20 dB atenuátor.
dB = 20= 20 log10 (VI / VO ) 1020/20 = 10 log10 (VI / VO ) 10 = (VI / VO ) = k
atenuátor T-sekce
atenuátory T A Π musí být připojeny ke zdroji z a impedanci zátěže Z. Z – (šipky) směřující od atenuátoru na obrázku níže to označují. Z-(šipky) směrem do atenuátor znamená, že impedance vidět při pohledu do atenuátor s nákladem Z na opačném konci je Z, Z=50 Ω pro náš případ. Tato impedance je konstanta (50 Ω) vzhledem k útlumu-impedance se při změně útlumu nemění.
stůl na obrázku níže jsou uvedeny hodnoty odporů pro T a Π tlumiče, aby odpovídaly 50 Ω zdroj/ zátěž, jako je obvyklý požadavek v rádiu frekvence práci.
telefonní nástroj a další zvukové práce často vyžadují shodu s 600 Ω. Vynásobte všechny hodnoty R poměrem (600/50), abyste opravili shodu 600 Ω. Vynásobením 75/50 by se hodnoty tabulky převedly tak, aby odpovídaly zdroji a zatížení 75 Ω.
vzorce pro odpory útlumu t, dané k, poměr útlumu napětí a ZI = zo = 50 Ω.
množství útlumu je obvykle specifikováno v dB (decibelech). Potřebujeme však poměr napětí (nebo proudu) k, abychom našli hodnoty odporu z rovnic. Viz termín dB / 20 v termínu power of 10 pro výpočet poměru napětí k z dB, výše.
konfigurace T (a pod Π) se nejčastěji používají, protože poskytují obousměrné párování. To znamená, že vstup a výstup atenuátoru mohou být vyměněny za konec a stále odpovídají impedancím zdroje a zatížení při dodávání stejného útlumu.
Odpojení zdroje a při pohledu doprava na VI, musíme vidět řadu paralelní kombinací R1, R2, R1, a, Z pohledu jako ekvivalentní odpor ZIN, stejně jako zdroj/load impedance Z: (zatížení Z je připojen k výstupu.)
ZIN = R1 + (R2 ||(R1 + Z))
například, nahradit 10 dB hodnoty od 50 Ω, atenuátor stůl pro R1 a R2, jak je znázorněno na obrázku níže.
ZIN = 25.97 + (35.14 ||(25.97 + 50)) ZIN = 25.97 + (35.14 || 75.97 ) ZIN = 25.97 + 24.03 = 50
To nám ukazuje, že budeme vidět 50 Ω při pohledu přímo do například tlumičem (viz obrázek níže) s 50 Ω zátěže.
výměna zdrojového generátoru, odpojení zátěže z na VO a při pohledu doleva by nám měla dát stejnou rovnici jako výše pro impedanci na VO, kvůli symetrii. Kromě toho musí být tři rezistory hodnoty, které dodávají požadovaný útlum ze vstupu na výstup. Toho je dosaženo rovnicemi pro R1 a R2 výše, jak je aplikováno na T-atenuátor níže.
PI-oddíl atenuátor
stůl na obrázku níže jsou uvedeny hodnoty odporů pro Π atenuátor odpovídající 50 Ω zdroje/ zátěže na některé běžné útlum úrovně. Rezistory odpovídající jiným úrovním útlumu lze vypočítat z rovnic.
vzorce pro odpory útlumu Π, daný k, poměr útlumu napětí a ZI = zo = 50 Ω.
výše uvedené platí pro π-atenuátor níže.
jaké hodnoty odporu by byly vyžadovány pro oba útlumy Π pro 10 dB útlumu odpovídajícího zdroji a zátěži 50 Ω?
10 dB Π-příklad útlumu sekce pro shodu zdroje a zátěže 50 Ω.
10 dB odpovídá poměru útlumu napětí k=3.16 v dalším řádku výše uvedené tabulky. Přeneste hodnoty rezistoru v tomto řádku na rezistory na schématu na obrázku výše.
útlum L-sekce
tabulka na obrázku níže uvádí hodnoty rezistorů pro útlumy L, které odpovídají zdroji/ zatížení 50 Ω. Tabulka na obrázku níže také uvádí hodnoty rezistorů pro alternativní formu. Mějte na paměti, že hodnoty rezistoru nejsou stejné.
tabulka útlumu L-sekce pro 50 Ω zdroj a impedanci zátěže.
výše uvedené platí pro níže uvedený atenuátor L.
alternativní forma tabulka útlumu L-sekce pro 50 Ω zdroj a impedanci zátěže.
přemostěný t atenuátor
tabulka na obrázku níže uvádí hodnoty rezistorů pro přemostěné t atenuátory tak, aby odpovídaly 50 Ω zdroji a zátěži. Přemostěný atenuátor-T se často nepoužívá. Proč ne?
vzorce a zkrácená tabulka pro přemostěný – t útlumový úsek, Z = 50 Ω.
kaskádové sekce
útlumové sekce mohou být kaskádové jako na obrázku níže pro větší útlum, než může být k dispozici z jedné sekce. Například dva atenuátory 10 db mohou být kaskádovány, aby poskytly útlum 20 dB, přičemž hodnoty dB jsou aditivní. Poměr útlumu napětí K nebo VI / VO pro sekci útlumu 10 dB je 3,16. Poměr útlumu napětí pro dvě kaskádové sekce je součinem dvou Ks nebo 3, 16×3, 16=10 pro dvě kaskádové sekce.
kaskádové útlumové sekce: útlum dB je aditivní.
variabilní útlum může být zajištěn v diskrétních krocích spínaným útlumem. Příklad na obrázku níže, znázorněný v poloze 0 dB, je schopen 0 až 7 dB útlumu aditivním přepínáním žádné, jedné nebo více sekcí.
Spínaný atenuátor: útlum je proměnný v diskrétních krocích.
typický útlum více sekcí má více sekcí, než ukazuje výše uvedený obrázek. Přidání části 3 nebo 8 dB výše umožňuje jednotce pokrýt až 10 dB a dále. Nižší úrovně signálu jsou dosaženy přidáním sekcí 10 dB a 20 dB nebo binárním násobkem 16 dB.
RF, útlumové články
Pro radiofrekvenční (RF) práce (<1000 Mhz), jednotlivé úseky musí být namontován ve stíněné prostory zmařit kapacitní vazební pokud nižší úrovně signálu lze dosáhnout na nejvyšší frekvencí. Jednotlivé úseky spínaných atenuátorů v předchozím úseku jsou namontovány ve stíněných úsecích. Mohou být přijata dodatečná opatření k rozšíření frekvenčního rozsahu na více než 1000 Mhz. Jedná se o konstrukci ze speciálních tvarovaných odporových prvků bez olova.
koaxiální T-oddíl atenuátor sestávající z odporové tyče a odporové disku je znázorněno na obrázku výše. Tato konstrukce je použitelná na několik gigahertzů. Koaxiální Π verze by měla jednu odporovou tyč mezi dvěma odporovými disky v koaxiální linii jako na obrázku níže.
RF konektory, které nejsou zobrazeny, jsou připojeny ke koncům nad T a Π tlumiče. Konektory umožňují kaskádovat jednotlivé útlumy, kromě připojení mezi zdrojem a zátěží. Například atenuátor 10 dB může být umístěn mezi problematický zdroj signálu a drahý vstup spektrálního analyzátoru. I když možná nebudeme potřebovat útlum, drahé zkušební zařízení je chráněno před zdrojem útlumem jakéhokoli přepětí.
shrnutí: atenuátory
- atenuátor snižuje vstupní signál na nižší úroveň.
- množství útlumu je uvedeno v decibelech (dB). Hodnoty decibelů jsou aditivní pro kaskádové úseky útlumu.
- dB z poměru výkonu: dB = 10 log10 (PI / PO)
- dB z poměru napětí: dB = 20 log10 (VI / VO)
- T a Π jsou nejběžnější konfigurace obvodů.
související pracovní listy:
- Decibel měření listu