tłumiki

czym są tłumiki?

tłumiki są urządzeniami pasywnymi. Wygodnie jest je omówić wraz z decybelami. Tłumiki osłabiają lub tłumią wyjście wysokiego poziomu generatora sygnału, na przykład, aby zapewnić sygnał niższego poziomu dla czegoś takiego jak wejście antenowe czułego odbiornika radiowego. (rysunek poniżej) tłumik może być wbudowany w generator sygnału lub być samodzielnym urządzeniem. Może zapewnić stałą lub regulowaną ilość tłumienia. Sekcja tłumika może również zapewnić izolację między źródłem a kłopotliwym obciążeniem.

tłumik stałej impedancji jest dopasowany do impedancji źródłowej ZI i impedancji obciążenia ZO. Dla urządzeń o częstotliwości radiowej Z wynosi 50 Ω.

w przypadku wolnostojącego tłumika musi on być umieszczony szeregowo między źródłem sygnału a obciążeniem poprzez przerwanie ścieżki sygnału, jak pokazano na rysunku powyżej. Ponadto musi pasować zarówno do impedancji źródłowej ZI, jak i impedancji obciążenia ZO, zapewniając jednocześnie określoną ilość tłumienia. W tej sekcji rozważymy tylko specjalny i najbardziej powszechny przypadek, w którym impedancje źródła i obciążenia są równe. Nieuwzględnione w tej sekcji, nierówne impedancje źródła i obciążenia mogą być dopasowane do sekcji tłumika. Jednak preparat jest bardziej złożony.

tłumiki sekcji T i sekcji Π są typowymi formami.

wspólne konfiguracje to sieci T i Π pokazane na rysunku powyżej. Wiele sekcji tłumika może być kaskadowych, gdy potrzebne są nawet słabsze sygnały, jak na rysunku poniżej.

zastosowanie decybeli dla tłumików

współczynniki napięcia, stosowane w konstrukcji tłumików, są często wyrażane w decybelach. Stosunek napięcia musi wynikać z tłumienia w decybelach. Współczynniki mocy wyrażone w decybelach są addytywne. Na przykład tłumik 10 dB, a następnie tłumik 6 dB zapewnia 16 dB tłumienia ogółem.

10 dB + 6 db = 16 dB

zmiana poziomu dźwięku jest w przybliżeniu proporcjonalna do logarytmu współczynnika mocy (PI / PO).

poziom dźwięku = log10(PI/PO)

zmiana poziomu dźwięku o 1 dB jest ledwo zauważalna dla słuchacza, podczas gdy 2 db jest łatwo zauważalna. Tłumienie 3dB odpowiada mocy cięcia w połowie, podczas gdy wzmocnienie 3 db odpowiada podwojeniu poziomu mocy. Wzmocnienie na poziomie -3 dB jest takie samo jak tłumienie na poziomie +3 dB, co odpowiada połowie pierwotnego poziomu mocy.

zmiana mocy w decybelach pod względem stosunku mocy wynosi:

dB = 10 log10(PI / PO)

zakładając, że obciążenie ri przy PI jest takie samo jak rezystor obciążenia RO Przy PO(RI = RO), decybele mogą być wyprowadzone ze stosunku napięcia (VI / VO) lub stosunku prądu (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)

równania decybelowe

dwie najczęściej używane formy równania DECYBELOWEGO to:

dB = 10 log10(PI / PO) lub dB = 20 log10(VI / VO)

użyjemy tej drugiej formy, ponieważ potrzebujemy współczynnika napięcia. Po raz kolejny postać równania współczynnika napięcia ma zastosowanie tylko wtedy, gdy dwa odpowiadające im rezystory są równe. Oznacza to, że źródło i odporność na obciążenie muszą być równe.

przykłady z wykorzystaniem równań Decybelowych

przykład: moc do tłumika wynosi 10 watów, moc wyjściowa wynosi 1 Wat. Znajdź tłumienie w dB.

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

przykład: Znajdź współczynnik tłumienia napięcia (K= (VI / VO)) dla tłumika 10 dB.

dB = 10= 20 log10(VI / VO) 10/20 = log10(VI / VO) 1010/20 = 10log10(VI / VO) 3.16 = (VI/VO) = AP(ratio)

przykład: moc do tłumika wynosi 100 miliwatów, moc wyjściowa wynosi 1 miliwat. Znajdź tłumienie w dB.

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

przykład: Znajdź współczynnik tłumienia napięcia (K= (VI / VO)) dla tłumika 20 dB.

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

tłumik sekcji T

tłumiki T i Π muszą być podłączone do źródła Z i impedancji obciążenia Z. Z – (strzałki) wskazujące na odległość od tłumika na poniższym rysunku wskazują to. Z – (strzałki) skierowane w stronę tłumika wskazuje, że impedancja widoczna w tłumiku z obciążeniem Z na przeciwległym końcu to Z,Z = 50 Ω dla naszego przypadku. Impedancja ta jest stała (50 Ω) w odniesieniu do tłumienia-impedancja nie zmienia się po zmianie tłumienia.

tabela na poniższym rysunku Przedstawia wartości rezystorów dla tłumików T i Π, aby pasowały do źródła / obciążenia 50 Ω, co jest zwykle wymagane w pracy z częstotliwością radiową.

narzędzie telefoniczne i inne prace audio często wymagają dopasowania do 600 Ω. Pomnóż wszystkie wartości R przez współczynnik (600/50), aby skorygować dopasowanie 600 Ω. Pomnożenie przez 75/50 przekonwertowałoby wartości tabelaryczne na dopasowanie do źródła i obciążenia 75 Ω.

wzory dla rezystorów tłumika w przekroju T, podane K, współczynnik tłumienia napięcia i ZI = ZO = 50 Ω.

ilość tłumienia jest zwyczajowo określona w dB (decybelach). Potrzebujemy jednak współczynnika napięcia (lub prądu) K, aby znaleźć wartości rezystorów z równań. Zob. termin dB / 20 w potędze 10 dla obliczenia stosunku napięcia K z dB, powyżej.

konfiguracje T (i Poniżej Π) są najczęściej używane, ponieważ zapewniają dopasowanie dwukierunkowe. Oznacza to, że wejście i wyjście tłumika mogą być zamienione na koniec na koniec i nadal pasują do impedancji źródła i obciążenia, zapewniając jednocześnie takie samo tłumienie.

odłączając źródło i patrząc w prawo na VI, musimy zobaczyć szeregową równoległą kombinację R1, R2, R1 i Z wyglądającą jak równoważna rezystancja ZIN, taka sama jak impedancja źródła / obciążenia Z: (obciążenie Z jest podłączone do wyjścia.)

ZIN = R1 + (R2 ||(R1 + Z))

na przykład zastąp wartości 10 dB z tabeli tłumików 50 Ω Dla R1 i R2, jak pokazano na rysunku poniżej.

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

To pokazuje nam, że widzimy 50 Ω patrząc bezpośrednio na przykładowy tłumik (rysunek poniżej) z obciążeniem 50 Ω.

Wymiana generatora źródła, odłączenie obciążenia Z Przy VO i patrząc w lewo, powinna dać nam to samo równanie jak powyżej dla impedancji w VO, ze względu na symetrię. Ponadto trzy Rezystory muszą być wartościami, które dostarczają wymagane tłumienie z wejścia na wyjście. Osiąga się to za pomocą równań dla R1 i R2 powyżej, zastosowanych do tłumika t poniżej.

tłumik sekcji PI

tabela na poniższym rysunku Przedstawia wartości rezystorów dla tłumika Π pasującego do źródła / obciążenia 50 Ω przy niektórych typowych poziomach tłumienia. Rezystory odpowiadające innym poziomom tłumienia można obliczyć z równań.

wzory dla rezystorów tłumika w przekroju Π, podane K, współczynnik tłumienia napięcia i ZI = ZO = 50 Ω.

powyższe stosuje się do π-tłumika poniżej.

Jakie wartości rezystorów byłyby wymagane dla tłumików Π dla 10 dB tłumienia odpowiadającego źródłu 50 Ω i obciążeniu?

tłumik sekcji Π 10 dB przykład dopasowania źródła i obciążenia 50 Ω.

10 dB odpowiada współczynnikowi tłumienia napięcia K=3,16 w następnym ostatnim wierszu powyższej tabeli. Przenieś wartości rezystorów w tej linii do rezystorów na schemacie na rysunku powyżej.

tłumik sekcji L

tabela na poniższym rysunku Przedstawia wartości rezystorów dla tłumików L, aby pasowały do źródła / obciążenia 50 Ω. Tabela na poniższym rysunku zawiera również wartości rezystorów dla alternatywnej postaci. Zauważ, że wartości rezystora nie są takie same.

tabela tłumika sekcji L dla źródła 50 Ω i impedancji obciążenia.

powyższe dotyczy tłumika L poniżej.

Alternatywna tabela tłumika sekcji L dla źródła 50 Ω i impedancji obciążenia.

Tłumik mostkowy T

tabela na poniższym rysunku Przedstawia wartości rezystorów dla tłumików mostkowych T, aby pasowały do źródła i obciążenia 50 Ω. Tłumik bridged-T nie jest często używany. Dlaczego nie?

wzory i skrócona tabela dla sekcji tłumika pomostowego-T, Z = 50 Ω.

sekcje kaskadowe

sekcje tłumika mogą być kaskadowe, jak na poniższym rysunku, aby uzyskać więcej tłumienia niż może być dostępne z pojedynczej sekcji. Na przykład dwa tłumiki 10 db mogą być kaskadowe, aby zapewnić tłumienie 20 dB, przy czym wartości dB są addytywne. Współczynnik tłumienia napięcia K lub VI / vo dla sekcji tłumika 10 dB wynosi 3,16. Współczynnik tłumienia napięcia dla dwóch sekcji kaskadowych jest iloczynem dwóch Ks lub 3, 16×3, 16=10 dla dwóch sekcji kaskadowych.

kaskadowe sekcje tłumika: tłumienie dB jest addytywne.

tłumienie zmienne może być zapewnione w dyskretnych krokach przez przełączany tłumik. Przykład na rysunku poniżej, pokazany w pozycji 0 dB, jest zdolny do tłumienia od 0 do 7 dB przez addytywne przełączanie żadnej, jednej lub więcej sekcji.

Tłumik przełączany: tłumienie jest zmienne w dyskretnych krokach.

typowy tłumik wielosekcyjny ma więcej sekcji niż pokazuje powyższy rysunek. Dodanie sekcji 3 lub 8 dB powyżej umożliwia pokrycie urządzenia do 10 dB i więcej. Niższe poziomy sygnału uzyskuje się przez dodanie sekcji 10 dB i 20 dB lub sekcji binarnej wielokrotności 16 dB.

tłumiki RF

w przypadku pracy radiofrekwencji (RF) (< 1000 Mhz), poszczególne sekcje muszą być zamontowane w ekranowanych przedziałach, aby zakłócić sprzężenie pojemnościowe, jeśli ma być osiągnięty niższy poziom sygnału przy najwyższych częstotliwościach. Poszczególne sekcje przełączanych tłumików w poprzedniej sekcji są montowane w sekcjach ekranowanych. Można podjąć dodatkowe środki w celu rozszerzenia zakresu częstotliwości do ponad 1000 Mhz. Wiąże się to z konstrukcją ze specjalnych, bezołowiowych elementów oporowych.

koncentryczny tłumik przekroju T składający się z prętów rezystancyjnych i dysku rezystancyjnego przedstawiono na rysunku powyżej. Ta konstrukcja nadaje się do kilku gigaherców. Współosiowa Wersja Π miałaby jeden pręt rezystancyjny między dwoma dyskami rezystancyjnymi w linii współosiowej, jak na rysunku poniżej.

złącza RF, Nie pokazane, są przymocowane do końców powyższych tłumików T i Π. Złącza umożliwiają kaskadowe łączenie poszczególnych tłumików, oprócz połączenia między źródłem a obciążeniem. Na przykład tłumik 10 dB może być umieszczony pomiędzy kłopotliwym źródłem sygnału a drogim wejściem analizatora widma. Nawet jeśli nie potrzebujemy tłumienia, drogi sprzęt testowy jest chroniony przed źródłem poprzez tłumienie przepięć.

podsumowanie: tłumiki

• tłumik redukuje sygnał wejściowy do niższego poziomu.
• ilość tłumienia jest określona w decybelach (dB). Wartości decybeli są addytywne dla kaskadowych sekcji tłumika.
• dB od współczynnika mocy: dB = 10 log10(PI/PO)
• dB od współczynnika napięcia: dB = 20 log10(VI/VO)
• tłumiki T i sekcji Π są najczęstszymi konfiguracjami obwodów.

powiązane arkusze robocze:

• arkusz pomiarów decybeli