Quan es desenvolupen circuits electrònics, sol ser necessari resoldre el problema de l'amplificació dels senyals, augmentant la seva amplitud o potència. Però hi ha situacions en què el nivell de senyal és necessari, al contrari, per afeblir-se. I aquesta tasca no és tan senzilla com sembla a primera vista.
Contingut
Què és un atenuador i com funciona
Un atenuador és un dispositiu per reduir de manera intencionada i normal l'amplitud o la potència d'un senyal d'entrada sense distorsionar-ne la forma.
El principi de funcionament dels atenuadors utilitzats en el rang de radiofreqüències - divisor de tensió amb resistències o condensadors. El senyal d'entrada es distribueix entre les resistències en proporció a les resistències. La solució més senzilla és un divisor de dues resistències. Aquest atenuador s'anomena en forma de L (a la literatura tècnica estrangera - en forma de L). Cada costat d'aquest dispositiu desequilibrat pot servir com a entrada i sortida.Una característica de l'atenuador G és un baix nivell de pèrdues en combinar l'entrada i la sortida.
Tipus d'atenuadors
A la pràctica, l'atenuador G no s'utilitza tan sovint, principalment per fer coincidir les resistències d'entrada i sortida. Els dispositius de tipus P (en la literatura estrangera Pi - de la lletra llatina π) i els dispositius de tipus T s'utilitzen molt més àmpliament per a l'atenuació normalitzada dels senyals. Aquest principi us permet crear dispositius amb la mateixa impedància d'entrada i sortida (però, si cal, podeu utilitzar-ne de diferents).
La figura mostra dispositius desequilibrats. La font i la càrrega s'han de connectar amb línies no equilibrades: cables coaxials, etc. des de qualsevol direcció.
Per a línies equilibrades (parells trenats, etc.), s'utilitzen circuits equilibrats, de vegades s'anomenen atenuadors de tipus H i O, encara que només són variacions dels dispositius anteriors.
En afegir una (dues) resistències, els tipus atenuadors T- (H-) es converteixen en de pont.
Els atenuadors són produïts per la indústria en forma de dispositius complets amb connectors per a la connexió, però també es poden fer en una placa de circuit imprès com a part d'un circuit general. Els atenuadors resistius i capacitius tenen un avantatge important: no contenen elements no lineals, cosa que no distorsiona el senyal i no comporta l'aparició de nous harmònics a l'espectre i la desaparició dels existents.
A més dels resistius, hi ha altres tipus d'atenuadors. Àmpliament utilitzat en tecnologia industrial:
- atenuadors de límit i polarització: basats en les propietats de disseny de guies d'ona;
- atenuadors absorbents: l'atenuació del senyal provoca l'absorció de potència per materials especialment seleccionats;
- atenuadors òptics;
Aquest tipus de dispositius s'utilitzen en tecnologia de microones i en el rang de freqüència de llum. A freqüències baixes i de ràdio, s'utilitzen atenuadors basats en resistències i condensadors.
Característiques principals
El principal paràmetre que determina les propietats dels atenuadors és el coeficient d'atenuació. Es mesura en decibels. Per entendre quantes vegades l'amplitud del senyal disminueix després de passar pel circuit atenuador, cal tornar a calcular el coeficient de decibels a temps. A la sortida d'un dispositiu que redueix l'amplitud del senyal en N decibels, la tensió serà M vegades menor:
M=10(N/20) (per a la potència - M=10(N/10)) .
Càlcul invers:
N=20⋅log10(M) (per a la potència N=10⋅log10(M)).
Per tant, per a un atenuador amb Kosl \u003d -3 dB (el coeficient sempre és negatiu, ja que el valor sempre disminueix), el senyal de sortida tindrà una amplitud de 0,708 respecte a l'original. I si l'amplitud de sortida és dues vegades menor que l'original, llavors Kosl és aproximadament igual a -6 dB.
Les fórmules són força complexes per als càlculs mentals, per la qual cosa és millor utilitzar calculadores en línia, de les quals n'hi ha moltes a Internet.
Per als dispositius ajustables (esglaonats o suaus), s'indiquen els límits d'ajust.
Un altre paràmetre important és la impedància d'ona (impedància) a l'entrada i la sortida (poden ser iguals). Aquesta resistència s'associa a una característica com la relació d'ona estacionària (SWR) - sovint s'indica en productes industrials. Per a una càrrega purament resistiva, aquest coeficient es calcula amb la fórmula:
- SWR=ρ/R si ρ>R, on R és la resistència de càrrega i ρ és la impedància d'ona de la línia.
- SWR= R/ρ si ρ<R.
SWR sempre és major o igual a 1. Si R=ρ, tota la potència es transfereix a la càrrega. Com més difereixen aquests valors, més gran serà la pèrdua.Així, amb SWR = 1,2, el 99% de la potència arribarà a la càrrega, i amb SWR = 3, ja el 75%. Quan es connecta un atenuador de 75 ohms a un cable de 50 ohms (o viceversa), SWR = 1,5 i la pèrdua serà del 4%.
Altres característiques importants a esmentar:
- rang de freqüència de funcionament;
- potència màxima.
També és important un paràmetre com la precisió: significa la desviació admissible de l'atenuació respecte al nominal. Per als atenuadors industrials, les característiques s'apliquen al cas.
En alguns casos, la potència del dispositiu és important. L'energia que no ha arribat al consumidor és dissipada pels elements atenuadors, per la qual cosa és fonamental evitar la sobrecàrrega.
Hi ha fórmules per calcular les característiques principals dels atenuadors resistius de diversos dissenys, però són feixugues i contenen logaritmes. Per tant, per utilitzar-los, cal almenys una calculadora. Per tant, per a l'autocàlcul és més convenient utilitzar programes especials (inclòs en línia).
Atenuadors ajustables
El coeficient d'atenuació i la ROE es veuen afectats pel valor de tots els elements que componen l'atenuador, així que creeu dispositius basats en resistències amb una regulació suau dels paràmetres és difícil. En canviar l'atenuació, cal ajustar el SWR i viceversa. Aquests problemes es poden resoldre utilitzant amplificadors amb un guany inferior a 1.
Aquests dispositius estan construïts sobre transistors o OU, però hi ha un problema de linealitat. No és fàcil crear un amplificador que no distorsioni la forma d'ona en un ampli rang de freqüències. La regulació gradual s'utilitza molt més: els atenuadors es connecten en sèrie, s'afegeix el seu debilitament. Aquells circuits que es necessiten estan desviats (contactes de relé etc).Així, s'obté el coeficient d'atenuació desitjat sense canviar la resistència de l'ona.
Hi ha dissenys de dispositius per atenuar el senyal amb un ajust suau, construïts sobre transformadors de banda ampla (SHPT). S'utilitzen en la tecnologia de comunicació d'aficionats en els casos en què els requisits per fer coincidir l'entrada i la sortida són baixos.
L'ajustament suau dels atenuadors construïts sobre guies d'ones s'aconsegueix canviant les dimensions geomètriques. Els atenuadors òptics també es produeixen amb un control d'atenuació suau, però aquests dispositius tenen un disseny força complicat, ja que contenen un sistema de lents, filtres òptics, etc.
Àrea d'aplicació
Si l'atenuador té diferents resistències d'entrada i sortida, aleshores, a més de la funció d'atenuació, pot actuar com un dispositiu coincident. Així doncs, si necessiteu connectar cables de 75 i 50 ohms, podeu posar-ne un de correctament calculat entre ells i, juntament amb l'atenuació normalitzada, també podeu corregir el grau de concordança.
En els equips receptors, s'utilitzen atenuadors per evitar sobrecarregar els circuits d'entrada amb potents radiacions espúries. En alguns casos, atenuar el senyal interferent, fins i tot alhora que un senyal desitjat feble, pot millorar la qualitat de recepció reduint el nivell d'interferència d'intermodulació.
En la tecnologia de mesura, els atenuadors es poden utilitzar com a desacoblament: redueixen l'efecte de la càrrega sobre la font del senyal de referència. Els atenuadors òptics s'utilitzen àmpliament per provar equips transceptors per a línies de comunicació de fibra òptica.Amb la seva ajuda, es modela l'atenuació en una línia real i es determinen les condicions i els límits de la comunicació estable.
En tecnologia d'àudio, els atenuadors s'utilitzen com a dispositius de control de potència. A diferència dels potenciòmetres, ho fan amb menys pèrdua de potència. Aquí és més fàcil assegurar un ajust suau, ja que la resistència a l'ona no és important, només importa l'atenuació. A les xarxes de televisió per cable, els atenuadors eliminen la sobrecàrrega de les entrades de TV i permeten mantenir la qualitat de la transmissió independentment de les condicions de recepció.
En no ser el dispositiu més complex, l'atenuador troba l'aplicació més àmplia en els circuits de radiofreqüència i permet resoldre diversos problemes. A microones i freqüències òptiques, aquests dispositius es construeixen de manera diferent i són unitats industrials complexes.
Articles semblants:
