Hva Er Attenuators?
Attenuatorer er passive enheter. Det er praktisk å diskutere dem sammen med desibel. Dempere svekke eller dempe høyt nivå utgang av en signalgenerator, for eksempel, for å gi et lavere nivå signal for noe sånt som antennen inngangen til en følsom radiomottaker. (figur nedenfor) attenuatoren kan bygges inn i signalgeneratoren, eller være en frittstående enhet. Det kan gi en fast eller justerbar mengde demping. En attenuator seksjon kan også gi isolasjon mellom en kilde og en plagsom belastning.
i tilfelle av en frittstående demperen, må den plasseres i serie mellom signalkilden og lasten ved å bryte åpne signalbanen som vist i figuren ovenfor. I tillegg må den samsvare med både kildeimpedansen ZI OG lastimpedansen ZO, samtidig som den gir en spesifisert mengde demping. I denne delen vil vi bare vurdere de spesielle og mest vanlige tilfellene der kilde-og lastimpedansene er like. Ikke vurdert i denne delen, ulik kilde-og lastimpedanser kan matches av en attenuator-seksjon. Formuleringen er imidlertid mer kompleks.
t seksjon og Π seksjon attenuatorer er vanlige former.
Vanlige konfigurasjoner er T-og Π-nettverkene vist i figuren ovenfor. Flere attenuator seksjoner kan kaskade når enda svakere signaler er nødvendig som i figuren nedenfor.
Bruk Av Desibel for Dempere
Spenningsforhold, som brukes i utformingen av dempere er ofte uttrykt i form av desibel. Spenningsforholdet må utledes fra dempingen i desibel. Effektforhold uttrykt som desibel er additive. For eksempel gir en 10 dB attenuator etterfulgt av en 6 dB attenuator 16db av demping samlet.
10 dB + 6 db = 16 dB
Endring av lydnivåer er merkbart omtrent proporsjonalt med logaritmen til effektforholdet (PI / PO).
lydnivå = log10 (PI / PO)
en endring på 1 dB i lydnivå er knapt merkbar for en lytter, mens 2 db er lett merkbar. En demping på 3dB tilsvarer skjærekraften i halv, mens en gevinst på 3 db tilsvarer en fordobling av effektnivået. En gevinst på -3 dB er den samme som en demping på + 3 dB, som tilsvarer halvparten av det opprinnelige effektnivået.
effektendringen i desibel i forhold til effektforhold er:
dB = 10 log10(PI / PO)
Forutsatt at lasten RI VED PI Er den samme SOM lastmotstanden RO VED PO(RI = RO), kan desibelene avledes fra spenningsforholdet (VI / VO) eller strømforholdet (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)
desibelligninger
DE to MEST BRUKTE FORMENE FOR DESIBELLIGNINGEN ER:
dB = 10 log10(PI / PO) eller dB = 20 log10(VI/VO)
vi vil bruke sistnevnte form, siden vi trenger spenningsforholdet. Igjen er spenningsforholdsformen av ligning bare anvendelig der de to tilsvarende motstandene er like. Det vil si at kilde-og lastmotstanden må være lik.
Eksempler ved Hjelp Av Decibel Ligninger
Eksempel: Strøm inn i en attenuator er 10 Watt, strømmen er 1 Watt. Finn dempingen i dB.
dB = 10 log10(PI /PO) = 10 log10 (10 / 1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB
Eksempel: Finn spenningsdempingsforholdet (K= (VI / VO)) for en 10 dB attenuator.
dB = 10 = 20 log10 (VI / VO) 10/20 = log10 (VI / VO) 1010/20 = 10LOG10 (VI / VO) 3.16 = (VI / VO) = ap (forhold)
Eksempel: Strøm til en attenuator er 100 milliwatt, strømmen er 1 milliwatt. Finn dempingen i dB.
dB = 10 log10(PI /PO) = 10 log10 (100/1) = 10 log10 (100) = 10 (2) = 20 dB
Eksempel: Finn spenningsdempingsforholdet (K= (VI / VO)) for en 20 dB-demperen.
dB = 20 = 20 log10 (VI / VO) 1020/20 = 10 log10 (VI / VO ) 10 = (VI / VO ) = K
t-seksjon attenuator
T-Seksjon attenuatorer
T-Seksjon attenuatorer må være koblet Til en z kilde Og z last impedans. Z – (pilene) peker bort fra demperen i figuren nedenfor indikerer dette. Z – (pilene) peker mot demperen indikerer at impedansen sett ser inn i demperen med en belastning Z i motsatt ende Er Z, Z=50 Ω for vårt tilfelle. Denne impedansen er en konstant (50 Ω) med hensyn til demping-impedansen endres ikke når dempingen endres.
tabellen i figuren under viser motstandsverdier For T – og Π-demperne for å matche en kilde / Belastning på 50 Ω, slik det er vanlig ved radiofrekvensarbeid.
Telefonverktøy og annet lydarbeid krever ofte matching til 600 Ω. Multipliser alle r-verdier med forholdet (600/50) for å korrigere for 600 Ω matching. Multiplikasjon med 75/50 ville konvertere tabellverdier for å matche en 75 Ω kilde og belastning.
Formler For T-seksjon attenuator motstander, gitt K, spenningsdempingsforholdet, OG ZI = ZO = 50 Ω.
mengden demping er vanligvis angitt i dB (desibel). Selv om vi trenger spenningsforholdet K For å finne motstandsverdiene fra ligninger. Se dB / 20-termen i kraften på 10-termen for å beregne spenningsforholdet K fra dB, over.
t-konfigurasjonene (og Under Π) brukes oftest da de gir toveis matching. Det vil si at attenuatorinngang og utgang kan byttes ende til ende og fortsatt matche kilde-og lastimpedansene mens du leverer samme demping.Koble fra kilden Og se inn til HØYRE VED VI, vi må se en serie parallell kombinasjon Av R1, R2, R1 Og Z som ser ut som en ekvivalent motstand AV ZIN, det samme Som kilde/lastimpedans Z: (en last På Z er koblet til utgangen .)
ZIN = R1 + (R2 |/(R1 + Z))
erstatt for eksempel 10 dB-verdiene Fra 50 Ω attenuator-tabellen For R1 Og R2 som vist på figuren nedenfor.
ZIN = 25,97 + (35.14 / / (25.97 + 50)) ZIN = 25.97 + (35.14 / / 75.97) ZIN = 25.97 + 24.03 = 50
dette viser oss at vi ser 50 Ω som ser rett inn i eksempeldemperen (figur nedenfor) med en 50 Ω belastning.Bytte ut kildegeneratoren, koble fra last Z Ved VO, og se inn til venstre, bør gi oss samme ligning som ovenfor for impedansen VED VO, på grunn av symmetri. Videre må de tre motstandene være verdier som gir den nødvendige dempingen fra inngang til utgang. Dette oppnås ved ligningene For R1 og R2 ovenfor som anvendt På T-demperen nedenfor.
PI-seksjon attenuator
tabellen i figuren nedenfor viser motstandsverdier for Den Π attenuatoren som matcher en 50 Ω kilde / belastning ved noen vanlige dempningsnivåer. Motstandene som svarer til andre dempningsnivåer kan beregnes ut fra ligningene.
Formler for Π-seksjon attenuator motstander, gitt K, spenningsdempingsforholdet, OG ZI = ZO = 50 Ω.
ovenstående gjelder for den π-attenuatoren nedenfor.
Hvilke motstandsverdier vil være påkrevd for både Π dempere for 10 dB demping som matcher en 50 Ω kilde og belastning?
10 dB Π-seksjon attenuator eksempel for å matche en 50 Ω kilde og belastning.
10 dB tilsvarer et spenningsdempingsforhold På K=3,16 i neste til siste linje i tabellen ovenfor. Overfør motstandsverdiene i den linjen til motstandene på skjematisk diagram i figuren ovenfor.
L-seksjon attenuator
tabellen i figuren nedenfor viser motstandsverdier For L attenuatorene for å matche en 50 Ω kilde / belastning. Tabellen i figuren nedenfor viser også motstandsverdier for en alternativ form. Merk at motstandsverdiene ikke er de samme.
l-seksjon attenuator tabell for 50 Ω kilde og lastimpedans.
ovennevnte gjelder For l-demperen nedenfor.
Alternativ form L-seksjon attenuator tabell for 50 Ω kilde og lastimpedans.
Bridged T attenuator
tabellen i figuren nedenfor viser motstandsverdier for bridged T attenuators for å matche en 50 Ω kilde og belastning. Bridged-T-demperen brukes ikke ofte. Hvorfor ikke?
Formler Og forkortet tabell for bridged-T attenuator seksjon, Z = 50 Ω.
Kaskade seksjoner
Attenuator seksjoner kan kaskade som i figuren nedenfor for mer demping enn kan være tilgjengelig fra en enkelt seksjon. For eksempel kan to 10 db dempere være kaskade for å gi 20 dB demping, dB-verdiene er additive. Spenningsdempingsforholdet K ELLER VI / VO for en 10 dB attenuator seksjon er 3,16. Spenningsdempingsforholdet for de to kaskade seksjonene er produktet Av de to Ks eller 3.16×3.16=10 for de to kaskade seksjonene.
Kaskade attenuator seksjoner: dB demping er additiv.
Variabel demping kan gis i diskrete trinn av en svitsjet demperen. Eksemplet i figuren nedenfor, vist i 0 dB-posisjonen, er i stand til 0 til 7 dB demping ved additiv veksling av ingen, en eller flere seksjoner.
Switched attenuator: demping er variabel i diskrete trinn.
den typiske multiseksjonsdemperen har flere seksjoner enn figuren ovenfor viser. Tillegg av en 3 eller 8 dB delen ovenfor gjør enheten til å dekke til 10 dB og utover. Lavere signalnivåer oppnås ved tilsetning av 10 dB og 20 dB seksjoner, eller en binær multiple 16 dB seksjon.
RF attenuators
for radiofrekvens (RF) arbeid (< 1000 Mhz), må de enkelte delene monteres i skjermede rom for å hindre kapasitiv kobling hvis lavere signalnivåer skal oppnås ved de høyeste frekvensene. De enkelte delene av de svitsjede demperne i forrige del er montert i skjermede seksjoner. Ytterligere tiltak kan iverksettes for å utvide frekvensområdet til utover 1000 Mhz. Dette innebærer konstruksjon fra spesielle formede blyfrie resistive elementer.
en koaksial t-seksjon attenuator bestående av resistive stenger og en resistiv disk er vist i figuren ovenfor. Denne konstruksjonen kan brukes til a fa gigahertz. Koaksial Π-versjonen vil ha en resistiv stang mellom to resistive disker i koaksiallinjen som i figuren nedenfor.
RF kontakter, ikke vist, er festet til endene av De Ovennevnte T og Π attenuators. Koblingene tillater individuelle dempere å bli kaskadert, i tillegg til å koble mellom en kilde og belastning. For eksempel kan en 10 dB attenuator plasseres mellom en plagsom signalkilde og en dyr spektrumanalysatorinngang. Selv om vi kanskje ikke trenger dempingen, er det dyre testutstyret beskyttet mot kilden ved å dempe overspenning.
Sammendrag: Attenuators
- en attenuator reduserer et inngangssignal til et lavere nivå.
- mengden demping er spesifisert i desibel (dB). Desibelverdier er additive for kaskade attenuator seksjoner.
- dB fra effektforhold: dB = 10 log10 (PI / PO)
- dB fra spenningsforhold: dB = 20 log10 (VI / VO)
- T Og Π seksjonsdempere er de vanligste kretskonfigurasjonene.
RELATERTE REGNEARK:
- Decibel Målinger Regneark