vaimentimet

mikä on vaimentimet?

vaimentimet ovat passiivisia laitteita. Niistä on kätevä keskustella desibelien ohella. Vaimentimet heikentävät tai vaimentavat esimerkiksi signaaligeneraattorin korkean tason ulostuloa, jolloin saadaan alemman tason signaali esimerkiksi herkän radiovastaanottimen antennitulolle. (kuva alla) vaimennin voidaan rakentaa signaaligeneraattoriin tai olla itsenäinen laite. Se voisi tarjota kiinteän tai säädettävän määrän vaimennusta. Vaimenninosa voi myös tarjota eristyksen lähteen ja hankalan kuorman välillä.

Vakioimpedanssivaimennin sovitetaan lähdeimpedanssiin ZI ja kuormitusimpedanssiin ZO. Radiotaajuuslaitteissa Z on 50 Ω.

Jos vaimennin on itsenäinen, se on sijoitettava signaalilähteen ja kuorman väliin katkaisemalla signaalitie auki yllä olevan kuvan mukaisesti. Lisäksi sen on vastattava sekä lähdeimpedanssia ZI että kuormitusimpedanssia ZO, samalla kun se tarjoaa tietyn määrän vaimennusta. Tässä osassa tarkastellaan vain erityistä ja yleisintä tapausta, jossa lähde-ja kuormitusimpedanssit ovat yhtä suuret. Ei oteta huomioon tässä jaksossa, epätasa-arvoisia lähde-ja kuormitusimpedansseja voidaan sovittaa vaimentimen osa. Muotoilu on kuitenkin monimutkaisempi.

t-sektio ja Π-sektio vaimentimet ovat yleisiä muotoja.

yleisiä konfiguraatioita ovat yllä olevassa kuvassa esitetyt t-ja Π-verkot. Useita vaimentimen osia voidaan ryöpyttää, kun tarvitaan vielä heikompia signaaleja, kuten alla olevassa kuvassa.

vaimentimien Desibelien käyttö

jännitesuhteet, joita käytetään vaimentimien suunnittelussa, ilmaistaan usein desibeleinä. Jännitesuhde on johdettava vaimennuksesta desibeleinä. Desibeleinä ilmaistut tehosuhteet ovat additiivisia. Esimerkiksi 10 dB vaimennin seuraa 6 dB vaimennin tarjoaa 16 dB vaimennus yleistä.

10 dB + 6 db = 16 dB

muuttuvat äänitasot ovat aistittavissa suurin piirtein verrannollisia tehosuhteen (pi / PO) logaritmiin.

sound level = log10(PI/PO)

1 dB: n muutos äänitasossa on kuulijalle hädin tuskin havaittavissa, kun taas 2 db on helposti havaittavissa. Vaimennus 3dB vastaa leikkaus teho puoli, kun taas voitto 3 db vastaa kaksinkertaistamista tehotaso. -3 dB: n vahvistus on sama kuin +3 dB: n vaimennus, joka vastaa puolta alkuperäisestä tehotasosta.

desibelien tehomuutos tehosuhteessa on:

db = 10 log10(PI / PO)

olettaen, että kuormitus RI pissä on sama kuin kuormitusvastus RO po: ssa(RI = Ro), desibelit voidaan johtaa jännitesuhteesta (VI / VO) tai virtasuhteesta (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)

desibeliyhtälöt

DESIBELIYHTÄLÖN kaksi useimmin käytettyä muotoa ovat:

db = 10 log10(PI / PO) tai DB = 20 log10(VI/VO)

käytämme jälkimmäistä muotoa, koska tarvitsemme jännitesuhteen. Jälleen kerran, jännite suhde muodossa yhtälö on sovellettavissa vain, jos kaksi vastaavaa vastukset ovat yhtä suuret. Toisin sanoen lähteen ja kuormituskestävyyden on oltava yhtä suuret.

esimerkit käyttäen Desibeliyhtälöitä

esimerkki: teho vaimentimeen on 10 wattia, teho on 1 watti. Etsi vaimennus desibeleinä.

dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10 (10 /1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB

esimerkki: Etsi jännitteen vaimennussuhde (K= (VI / VO)) 10 dB vaimentimelle.

db = 10= 20 log10(VI / VO) 10/20 = log10(VI / VO) 1010/20 = 10log10(VI / VO) 3,16 = (VI/VO) = AP(suhde)

esimerkki: teho vaimentimeen on 100 milliwattia, teho pois 1 milliwatti. Etsi vaimennus desibeleinä.

dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10 (100 /1) = 10 log10 (100) = 10 (2) = 20 dB

esimerkki: Etsi jännitteen vaimennussuhde (K= (VI / vo)) 20 dB vaimentimelle.

dB = 20= 20 log10(VI / VO ) 1020/20 = 10 log10(VI / VO ) 10 = (VI/VO ) = k

T-lohkovaimennin

T-ja Π-vaimentimet on kytkettävä Z-lähteeseen ja Z-kuormitusimpedanssiin. Alla olevassa kuvassa vaimentimesta poispäin osoittavat Z – (nuolet)osoittavat tämän. Z – (nuolet) osoittaa kohti vaimennin osoittaa, että impedanssi nähnyt katsomalla vaimennin kuorman Z vastakkaisessa päässä on Z, Z=50 Ω meidän tapauksessamme. Tämä impedanssi on vaimennuksen suhteen vakio (50 Ω) – impedanssi ei muutu vaimennuksen muuttuessa.

alla olevassa taulukossa luetellaan t-ja Π-vaimentimien vastusarvot, jotka vastaavat 50 Ω: n lähdettä / kuormitusta, kuten radiotaajuustyössä yleensä vaaditaan.

puhelinliittymä ja muu äänityö vaatii usein sovitusta 600 Ω: aan. Kerrotaan kaikki R-arvot suhteella (600/50), jotta saadaan korjattua 600 Ω: n vastaavuus. Kertomalla 75/50 muuttaisi taulukon arvot vastaamaan 75 Ω: n lähdettä ja kuormitusta.

kaavat T-lohkon vaimennusvastuksille, kun otetaan huomioon k, jännitteen vaimennussuhde ja ZI = ZO = 50 Ω.

vaimennuksen määrä ilmoitetaan tavallisesti desibeleinä (dB). Tarvitsemme kuitenkin jännitteen (tai virran) suhteen K löytääksemme vastusarvot yhtälöistä. Katso DB / 20 aikavälillä teho 10 aikavälillä laskettaessa jännite suhde k dB, edellä.

t (ja alle Π) – konfiguraatioita käytetään yleisimmin, koska ne tarjoavat kaksisuuntaisen sovituksen. Toisin sanoen vaimentimen Tulo ja lähtö voidaan vaihtaa päästä päähän ja silti sovittaa lähteen ja kuorman impedanssit samalla vaimennus.

katkaisemalla lähde ja katsomalla oikealle VI, meidän on nähtävä sarja rinnakkainen yhdistelmä R1, R2, R1, ja Z näyttää vastaavan vastus ZIN, sama kuin lähde / kuormitus impedanssi Z: (kuorma Z on kytketty lähtö.)

zin = R1 + (R2 |/(R1 + Z))

korvaa esimerkiksi R1: n ja R2: n 50 Ω vaimennintaulukon 10 dB: n arvot alla olevassa kuvassa esitetyllä tavalla.

ZIN = 25, 97 + (35.14 | | (25.97 + 50)) ZIN = 25.97 + (35.14/ / 75.97 ) ZIN = 25.97 + 24.03 = 50

Tämä osoittaa, että näemme 50 Ω: n katsovan suoraan esimerkkivaimentimeen (kuva alla), jossa on 50 Ω kuorma.

lähdegeneraattorin korvaaminen, kuorman Z irrottaminen vo: ssa ja vasemmalle katsominen antanevat symmetrian vuoksi saman yhtälön kuin edellä on VO: n impedanssille. Lisäksi kolmen vastuksen on oltava arvoja, jotka toimittavat vaaditun vaimennuksen tulosta lähtöön. Tämä saadaan aikaan yhtälöt R1 ja R2 edellä sovellettuna T-vaimennin alla.

pi-lohkovaimennin

alla olevassa taulukossa on lueteltu Π-vaimentimen vastusarvot, jotka vastaavat 50 Ω: n lähdettä / kuormitusta joillakin yhteisillä vaimennustasoilla. Yhtälöistä voidaan laskea muita vaimennustasoja vastaavat vastukset.

kaavat Π-lohkovaimennusvastuksille, kun otetaan huomioon k, jännitteen vaimennussuhde ja ZI = ZO = 50 Ω.

yllä oleva koskee alla olevaa π-vaimenninta.

Mitä Vastusarvoja vaadittaisiin sekä Π vaimentimet 10 dB vaimennus vastaavat 50 Ω lähde ja kuorma?

10 dB Π-poikkileikkausvaimennin esimerkki 50 Ω lähteen ja kuorman sovittamisesta.

10 dB vastaa jännitteen vaimennussuhdetta k=3,16 yllä olevan taulukon seuraavalla viimeisellä rivillä. Siirrä vastuksen arvot, että linja on vastukset kaaviokuva yllä olevassa kuvassa.

l-lohkovaimennin

alla olevassa taulukossa on L-vaimentimien vastusarvot, jotka vastaavat 50 Ω: n lähdettä / kuormitusta. Alla olevassa taulukossa luetellaan myös vastuksen arvot vaihtoehtoisessa muodossa. Huomaa, että vastus arvot eivät ole samat.

L-lohkovaimennustaulukko 50 Ω: n lähde-ja kuormitusimpedanssille.

yllä oleva koskee alla olevaa L-vaimenninta.

Alternative form L-section vaimennin taulukko 50 Ω lähde ja kuormitus impedanssi.

silloitettu T-vaimennin

alla olevassa taulukossa on lueteltu silloitettujen T-vaimentimien vastusarvot vastaamaan 50 Ω: n lähdettä ja kuormitusta. Bridged-t vaimenninta ei käytetä usein. Miksi ei?

kaavat ja lyhennetty taulukko silloitettu-T vaimenninosalle, Z = 50 Ω.

Kaskadoituja lohkoja

Vaimenninosia voidaan kaskadoida kuten alla olevassa kuvassa, jolloin vaimennusta saadaan enemmän kuin yksittäisestä osasta. Esimerkiksi kahta 10 db: n vaimenninta voidaan ryöpätä 20 dB: n vaimennuksen aikaansaamiseksi dB-arvojen ollessa additiivisia. Jännitteen vaimennussuhde K tai VI / VO 10 dB vaimentimen osassa on 3,16. Kahden kaskadoidun osan jännitteen vaimennussuhde on kahden Ks: n tulo tai 3.16×3.16=10 kahden kaskadoidun osan osalta.

Kaskadoidut vaimenninosat: dB-vaimennus on additiivinen.

muuttuva vaimennus voidaan antaa diskreetein askelin kytketyllä vaimentimella. Alla olevassa kuvassa oleva esimerkki, joka on esitetty 0 dB: n asennossa, pystyy vaimentamaan 0-7 dB: tä kytkemällä yhteen tai useampaan osaan ei yhtäkään.

Kytkinvaimennin: vaimennus vaihtelee diskreetein askelin.

tyypillisessä moniosaisessa vaimentimessa on useampia lohkoja kuin yllä oleva kuva osoittaa. Edellä olevan 3 tai 8 dB: n osan lisääminen mahdollistaa laitteen kattamisen 10 dB: hen ja sen yli. Alhaisemmat signaalitasot saavutetaan lisäämällä 10 dB: n ja 20 dB: n osioita tai binäärikertoiminen 16 dB: n osio.

RF-vaimentimet

radiotaajuustyössä (<1000 Mhz) Yksittäiset osat on asennettava suojattuihin osastoihin kapasitiivisen kytkennän estämiseksi, jos korkeimmilla taajuuksilla aiotaan saavuttaa matalampia signaalitasoja. Edellisen osan kytkettyjen vaimentimien Yksittäiset osat on asennettu suojattuihin osiin. Lisätoimenpiteitä voidaan toteuttaa taajuusalueen laajentamiseksi yli 1000 Mhz: iin. Tämä edellyttää rakentaminen erityisiä muotoinen lyijyä vähemmän resistiivisiä elementtejä.

koaksiaalinen t-lohkon vaimennin, joka koostuu resistiivisistä sauvoista ja resistiivisestä levystä, on esitetty yllä olevassa kuvassa. Tämä rakenne on käyttökelpoinen muutaman gigahertsin. Koaksiaalisessa Π-versiossa olisi yksi resistiivinen sauva kahden resistiivisen levyn välissä koaksiaalirivillä kuten alla olevassa kuvassa.

RF-liittimet, joita ei ole esitetty, on kiinnitetty edellä mainittujen t-ja Π-vaimentimien päihin. Liittimet mahdollistavat yksittäisten vaimentimien kaskadoinnin lähteen ja kuorman välisen yhteyden lisäksi. Esimerkiksi 10 dB vaimennin voidaan sijoittaa hankalan signaalilähteen ja kalliin spektrianalysaattorin syötteen väliin. Vaikka emme välttämättä tarvitse vaimennusta, kallis testilaite on suojattu lähteeltä vaimentamalla mahdollisia ylijännitteitä.

Yhteenveto: vaimentimet

• vaimennin vähentää tulosignaalin alemmaksi.
• vaimennuksen määrä on määritelty desibeleinä (dB). Desibeliarvot ovat lisäaineita kaskadoiduille vaimenninosille.
• dB tehosuhteesta: dB = 10 log10(PI/PO)
• dB jännitesuhteesta: dB = 20 log10(VI/VO)
• t ja Π lohkovaimentimet ovat yleisimpiä piirikonfiguraatioita.

asiaan liittyvät laskentataulukot:

• Desibelimittausten laskentataulukko