lærebog

attenuatorer

Marshall Super Bass 1968 demo (Januar 2019).

Anonim

attenuatorer

Kapitel 1 - Forstærkere og aktive enheder


Attenuatorer er passive enheder. Det er praktisk at diskutere dem sammen med desibel. Attenuatorer svækker eller dæmper højniveauudgangen fra en signalgenerator, for eksempel for at tilvejebringe et lavere niveau signal for noget som antenneindgangen på en følsom radiomodtager. (Figurbelow) Dæmperen kunne indbygges i signalgeneratoren eller være en stand-alone enhed. Det kunne give en fast eller justerbar mængde dæmpning. En dæmpningssektion kan også tilvejebringe isolation mellem en kilde og en belastende belastning.

Konstant impedans dæmperen er matchet med kildeimpedansen Z I og belastningsimpedansen Z O. For radiofrekvensudstyr er Z 50 Ω.

I tilfælde af en selvstændig dæmpning skal den placeres i serie mellem signalkilden og belastningen ved at åbne signalbanen som vist i fig. Derudover skal den matche både kildeimpedansen ZI og belastningsimpedansen ZO, samtidig med at der tilvejebringes en bestemt mængde dæmpning. I dette afsnit vil vi kun overveje det specielle og mest almindelige tilfælde, hvor kilden og belastningsimpedanserne er ens. Ikke overvejet i dette afsnit, kan ulige kilde- og belastningsimpedanser matches af en dæmpningsdel. Imidlertid er formuleringen mere kompleks.

T sektion og Π sektions dæmpere er almindelige former.

Fælles konfigurationer er T og Π netværkene vist i figuren. Flere dæmpningsafsnit kan være kaskaderede, når der er brug for endnu svagere signaler som i Figurbelow.

Spændingsforhold, som anvendt i dæmpningsdesignet, udtrykkes ofte i form af decibel. Spændingsforholdet (K nedenfor) skal stamme fra dæmpningen i decibel. Effektforhold udtrykt som desibel er additiv. For eksempel giver en 10 dB dæmpning efterfulgt af en 6 dB dæmpning 16dB dæmpning generelt.

 10 dB + 6 db = 16 dB 

Ændring af lydniveauer er mærkbart omtrent proportional med logaritmen for effektforholdet (P I / P O ).

 lydniveau = log 10 (P I / P O ) 

En ændring på 1 dB i lydniveau er næppe synlig for en lytter, mens 2 db er let mærkbar. En dæmpning på 3 dB svarer til skærende effekt i halvt, medens en forstærkning på 3 db svarer til en fordobling af effektniveauet. En gevinst på -3 dB er den samme som en dæmpning på +3 dB svarende til halvdelen af ​​det oprindelige effektniveau.

Effektændringen i decibel med hensyn til effektforhold er:

 dB = 10 log 10 (PI / PO) 

Forudsat at belastningen R I ved P I er den samme som belastningsmodstanden R O ved P O (R I = R O ), kan decibelerne afledes af spændingsforholdet (V I / V O ) eller strømforholdet (I I / I O ):

 P O = V O I O = V O 2 / R = I O 2 RP I = V I I I = V I 2 / R = I I 2 R dB = 10 log 10 (P I / P O ) = 10 log 10 (VI2 / VO2) = 20 log 10 (VI / VO ) dB = 10 log 10 (PI / PO) = 10 log 10 (II2 / IO2 ) = 20 log 10 (I I / I O ) 

De to mest anvendte former for decibel ligningen er:

 dB = 10 log 10 (PI / PO) eller dB = 20 log 10 (VI / VO ) 

Vi vil bruge sidstnævnte formular, da vi har brug for spændingsforholdet. Endnu en gang er spændingsforholdsformen for ligningen kun anvendelig, hvor de to tilsvarende modstande er ens. Det vil sige, at kilde- og belastningsmodstanden skal være ens.

Eksempel: Strøm til en dæmper er 10 watt, strømmen er 1 watt. Find dæmpningen i dB.

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

Eksempel: Find spændings dæmpningsforholdet (K = (V I / V O )) for en 10 dB dæmpning.

 dB = 10 = 20 log 10 (VI / VO ) 10/20 = log 10 (VI / VO ) 10 10/20 = 10 log 10 (VI / VO ) 3, 16 = (VI / VO ) = A P (forhold) 

Eksempel: Strøm til en dæmper er 100 milliwatt, strømmen er 1 milliwatt. Find dæmpningen i dB.

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

Eksempel: Find spændings dæmpningsforholdet (K = (V I / V O )) for en 20 dB dæmpning.

 dB = 20 = 20 log 10 (VI / VO ) 10 20/20 = 10 log 10 (VI / VO ) 10 = (VI / VO ) = K 

T- og Π-dæmperne skal forbindes til en Z- kilde og Z- belastningsimpedans. Z - (pile) peger væk fra dæmperen i nedenstående figur angiver dette. Z - (pile) peger mod dæmperen indikerer, at impedansen set ser på dæmperen med en belastning Z i den modsatte ende er Z, Z = 50 Ω for vores sag. Denne impedans er en konstant (50 Ω) med hensyn til dæmpning - impedans ændres ikke, når dæmpningen ændres.

Tabellen i Figurbelow lister modstandsværdier for T og Π- dæmperne for at matche en 50 Ω kilde / belastning, som det sædvanlige krav i radiofrekvensarbejde.

Telefonværktøj og andet lydarbejde kræver ofte, at der passer til 600 Ω. Multiplicer alle R- værdier med forholdet (600/50) for at korrigere for 600 Ω matchende. Multiplicering med 75/50 ville konvertere tabelværdier til at matche en 75 Ω kilde og belastning.

Formler for T-sektions dæmpningsmodstand, givet K, spændingsdæmpningsforholdet, og Z I = Z O = 50 Ω.

Mængden dæmpning angives sædvanligvis i dB (decibel). Selvom vi har brug for spændingsforholdet (eller strømforholdet) K for at finde modstandsværdierne fra ligninger. Se dB / 20 termen i effekten af 10 term for beregning af spændingsforholdet K fra dB, ovenfor.

T (og under Π ) -konfigurationerne bruges mest, da de giver tovejs matching. Det vil sige, at dæmperen indgang og udgang kan byttes ende til ende og stadig matcher kilden og belastning impedanser samtidig forsyne den samme dæmpning.

Afbrydelsen af ​​kilden og ser til højre ved V I, vi skal se en serie parallelkombination af R 1, R 2, R 1 og Z ligner en tilsvarende modstand Z IN, det samme som kilde / belastningsimpedansen Z: (en belastning på Z er forbundet til udgangen.)

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

Udskift eksempelvis 10 dB værdierne fra 50 Ω dæmpetabellen til R1 og R2 som vist i Figurbelow.

 Z IN = 25, 97 + (35, 14 || (25, 97 + 50)) Z IN = 25, 97 + (35, 14 || 75, 97) Z IN = 25, 97 + 24, 03 = 50 

Dette viser os, at vi ser 50 Ω kig lige ind i dæmpningsdæmperen (Figurbelow) med en 50 Ω belastning.

Udskiftning af kildegeneratoren, frakobling af belastning Z til VO og kigge ind til venstre, skal give os den samme ligning som ovenfor for impedansen ved VO på grund af symmetri. Desuden skal de tre modstande være værdier, der leverer den nødvendige dæmpning fra input til output. Dette opnås ved ligningerne for R1 og R2 ovenfor som anvendt på T- benytteren nedenfor.

10 dB T-sektions dæmpemaskine til indsættelse mellem en 50 Ω kilde og belastning.

Tabellen i Figurbelow viser modstandsværdier for Π dæmperen, der matcher en 50 Ω kilde / belastning ved nogle fælles dæmpningsniveauer. Modstandene svarende til andre dæmpningsniveauer kan beregnes ud fra ligningerne.

Formler for Π-sektions dæmpningsmodstand, givet K, spændingsdæmpningsforholdet, og Z I = Z O = 50 Ω.

Ovennævnte gælder for π-dæmperen nedenfor.

Hvilke modstandsværdier ville være nødvendige for begge Π- dæmpere til 10 dB dæmpning, der matchede en 50 Ω kilde og indlæs "03381.png">

10 dB ¸-sektions dæmpningseksempel til at matche en 50 Ω kilde og belastning.

10 dB svarer til et spændingsdæmpningsforhold på K = 3, 16 i den næste linje i ovenstående tabel. Overfør modstandsværdierne i den linje til modstandene på skematisk diagram i Figurabove.

Tabellen i Figurbelow viser modstandsværdier for L- dæmperne til at matche en 50 Ω kilde / belastning. Tabellen i Figurbelow lister modstandsværdier for en alternativ form. Bemærk, at modstandsværdierne ikke er de samme.

L-sektions dæmpningsbord til 50 Ω kilde og belastning impedans.

Ovennævnte gælder for L- dæmperen nedenfor.

Alternativ form L-sektions dæmpningsbord til 50 Ω kilde og belastning impedans.

Tabellen i Figurbelow lister modstandsværdier for de broede T- dæmpere til at matche en 50 Ω kilde og belastning. Bridged-T-dæmperen bruges ikke ofte. Hvorfor ikke "03384.png">

Formler og forkortet tabel for broget-T dæmpningsafsnit, Z = 50 Ω.

Attenuator sektioner kan kaskaderes som i Figurbelow for mere dæmpning end kan være tilgængelig fra en enkelt sektion. For eksempel kan to 10 db dæmpere kaskade for at tilvejebringe 20 dB dæmpning, dB værdierne er additiv. Spændingsdæmpningsforholdet K eller V I / VO for en 10 dB dæmpningssektion er 3, 16. Spændingsdæmpningsforholdet for de to kaskade sektioner er produktet af de to K s eller 3, 16x3, 16 = 10 for de to kaskadede sektioner.

Cascaded dæmpningssektioner: dB dæmpning er additiv.

Variabel dæmpning kan tilvejebringes i diskrete trin ved hjælp af en omskiftelig dæmpning. Eksemplet Figurbelow, vist i 0 dB positionen, er i stand til 0 til 7 dB dæmpning ved additiv omskiftning af ingen, en eller flere sektioner.

Skift dæmper: dæmpning er variabel i diskrete trin.

Den typiske multi-dæmpningsdæmper har flere sektioner end den ovenstående figur viser. Tilføjelsen af ​​en 3 eller 8 dB sektion ovenfor gør det muligt for enheden at dække til 10 dB og derover. Lavere signalniveauer opnås ved tilsætning af 10 dB og 20 dB sektioner eller en binær multipel 16 dB sektion.

For radiofrekvens (RF) arbejde (<1000 Mhz) skal de enkelte sektioner monteres i afskærmede rum for at afbøde kapacitiv kobling, hvis lavere signalniveauer skal opnås ved de højeste frekvenser. De enkelte sektioner af de omstillede dæmpere i det foregående afsnit er monteret i afskærmede sektioner. Der kan træffes yderligere foranstaltninger for at udvide frekvensområdet til over 1000 MHz. Dette indebærer konstruktion fra specialformede blyfri resistive elementer.

Koaksial T-dæmper til radiofrekvensarbejde.

En koaksial T-sektions dæmpning bestående af resistive stænger og en resistiv disk er vist i fig. Denne konstruktion kan bruges til et par gigahertz. Den koaksiale Π version ville have en resistiv stang mellem to modstandsdiske i koaksiallinjen som i figurbelow.

Koaksial Π-dæmper til radiofrekvensarbejde.

RF-stik, der ikke er vist, er fastgjort til enderne af ovenstående T og Π-dæmpere. Tilslutningerne tillader individuelle dæmpere at blive kaskadeet udover at forbinde mellem en kilde og en belastning. For eksempel kan en 10 dB dæmpemaskine placeres mellem en generøs signalkilde og en dyre spektrumanalysatorindgang. Selvom vi måske ikke behøver dæmpningen, er det dyre testudstyr beskyttet mod kilden ved at dæmpe overspændingen.

Resumé: Attenuatorer

  • En dæmpning reducerer et indgangssignal til et lavere niveau.
  • Mængden dæmpning er angivet i decibel (dB). Decibel værdier er additiv til kaskade dæmpede sektioner.
  • dB fra effektforhold: dB = 10 log 10 (P I / P O )
  • dB fra spændingsforhold: dB = 20 log 10 (VI / VO )
  • T og Π sektions dæmpere er de mest almindelige kredsløbskonfigurationer.