Κατά την ανάπτυξη ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, είναι συνήθως απαραίτητο να λυθεί το πρόβλημα της ενίσχυσης των σημάτων - αύξηση του πλάτους ή της ισχύος τους. Αλλά υπάρχουν περιπτώσεις όπου το επίπεδο σήματος απαιτείται, αντίθετα, να αποδυναμωθεί. Και αυτό το έργο δεν είναι τόσο απλό όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά.
Περιεχόμενο
Τι είναι ο εξασθενητής και πώς λειτουργεί
Ο εξασθενητής είναι μια συσκευή για τη σκόπιμη και κανονική μείωση του πλάτους ή της ισχύος ενός σήματος εισόδου χωρίς να παραμορφώνεται το σχήμα του.
Η αρχή της λειτουργίας των εξασθενητών που χρησιμοποιούνται στην περιοχή ραδιοσυχνοτήτων - διαιρέτης τάσης με αντιστάσεις ή πυκνωτές. Το σήμα εισόδου κατανέμεται μεταξύ των αντιστάσεων ανάλογα με τις αντιστάσεις. Η απλούστερη λύση είναι ένας διαιρέτης δύο αντιστάσεων. Ένας τέτοιος εξασθενητής ονομάζεται L-shaped (στην ξένη τεχνική βιβλιογραφία - L-shaped). Κάθε πλευρά αυτής της μη ισορροπημένης συσκευής μπορεί να χρησιμεύσει ως είσοδος και έξοδος.Ένα χαρακτηριστικό του G-attenuator είναι το χαμηλό επίπεδο απωλειών κατά την αντιστοίχιση της εισόδου και της εξόδου.
Τύποι εξασθενητών
Στην πράξη, ο εξασθενητής G δεν χρησιμοποιείται τόσο συχνά - κυρίως για να ταιριάζει με τις αντιστάσεις εισόδου και εξόδου. Συσκευές τύπου P (στην ξένη βιβλιογραφία Pi - από το λατινικό γράμμα π) και συσκευές τύπου Τ χρησιμοποιούνται πολύ ευρύτερα για κανονικοποιημένη εξασθένηση των σημάτων. Αυτή η αρχή σάς επιτρέπει να δημιουργείτε συσκευές με την ίδια σύνθετη αντίσταση εισόδου και εξόδου (αλλά, εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικές).
Το σχήμα δείχνει μη ισορροπημένες συσκευές. Η πηγή και το φορτίο πρέπει να συνδέονται με αυτά με μη ισορροπημένες γραμμές - ομοαξονικά καλώδια κ.λπ. από οποιαδήποτε κατεύθυνση.
Για ισορροπημένες γραμμές (συνεστραμμένο ζεύγος κ.λπ.), χρησιμοποιούνται ισορροπημένα κυκλώματα - μερικές φορές ονομάζονται εξασθενητές τύπου H και O, αν και πρόκειται απλώς για παραλλαγές των προηγούμενων συσκευών.
Με την προσθήκη μίας (δύο) αντιστάσεων, οι τύποι εξασθενητή Τ- (Η-) μετατρέπονται σε γέφυρες.
Οι εξασθενητές παράγονται από τη βιομηχανία με τη μορφή πλήρων συσκευών με συνδέσμους για σύνδεση, αλλά μπορούν επίσης να κατασκευαστούν σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ως μέρος ενός γενικού κυκλώματος. Οι αντιστατικοί και χωρητικοί εξασθενητές έχουν ένα σοβαρό πλεονέκτημα - δεν περιέχουν μη γραμμικά στοιχεία, τα οποία δεν παραμορφώνουν το σήμα και δεν οδηγούν στην εμφάνιση νέων αρμονικών στο φάσμα και στην εξαφάνιση των υπαρχόντων.
Εκτός από τους αντιστασιακούς, υπάρχουν και άλλοι τύποι εξασθενητών. Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική τεχνολογία:
- εξασθενητές ορίου και πόλωσης - με βάση τις σχεδιαστικές ιδιότητες των κυματοδηγών.
- απορροφητικοί εξασθενητές - η εξασθένηση του σήματος προκαλεί απορρόφηση ισχύος από ειδικά επιλεγμένα υλικά.
- οπτικοί εξασθενητές?
Αυτοί οι τύποι συσκευών χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία μικροκυμάτων και στην περιοχή συχνοτήτων φωτός. Σε χαμηλές και ραδιοσυχνότητες, χρησιμοποιούνται εξασθενητές που βασίζονται σε αντιστάσεις και πυκνωτές.
Τα κύρια χαρακτηριστικά
Η κύρια παράμετρος που καθορίζει τις ιδιότητες των εξασθενητών είναι ο συντελεστής εξασθένησης. Μετριέται σε ντεσιμπέλ. Για να κατανοήσετε πόσες φορές μειώνεται το πλάτος του σήματος μετά τη διέλευση από το κύκλωμα εξασθένησης, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε ξανά τον συντελεστή από ντεσιμπέλ σε φορές. Στην έξοδο μιας συσκευής που μειώνει το πλάτος του σήματος κατά N ντεσιμπέλ, η τάση θα είναι M φορές μικρότερη:
Μ=10(Ν/20) (για ισχύ — M=10(Ν/10)) .
Αντίστροφος υπολογισμός:
N=20⋅log10(M) (για ισχύ N=10⋅log10(Μ)).
Έτσι, για έναν εξασθενητή με Kosl \u003d -3 dB (ο συντελεστής είναι πάντα αρνητικός, αφού η τιμή πάντα μειώνεται), το σήμα εξόδου θα έχει πλάτος 0,708 από το αρχικό. Και αν το πλάτος εξόδου είναι δύο φορές μικρότερο από το αρχικό, τότε το Kosl είναι περίπου ίσο με -6 dB.
Οι τύποι είναι αρκετά περίπλοκοι για νοητικούς υπολογισμούς, επομένως είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε ηλεκτρονικές αριθμομηχανές, από τις οποίες υπάρχουν πάρα πολλές στο Διαδίκτυο.
Για ρυθμιζόμενες συσκευές (βηματικές ή λείες), υποδεικνύονται τα όρια προσαρμογής.
Μια άλλη σημαντική παράμετρος είναι η σύνθετη αντίσταση κύματος (σύνθετη αντίσταση) στην είσοδο και στην έξοδο (μπορεί να είναι ίδια). Αυτή η αντίσταση συνδέεται με ένα τέτοιο χαρακτηριστικό όπως ο λόγος στάσιμου κύματος (SWR) - συχνά υποδεικνύεται σε βιομηχανικά προϊόντα. Για ένα αμιγώς ωμικό φορτίο, αυτός ο συντελεστής υπολογίζεται από τον τύπο:
- SWR=ρ/R αν ρ>R, όπου R είναι η αντίσταση φορτίου και ρ η σύνθετη αντίσταση κύματος της γραμμής.
- SWR= R/ρ αν ρ<R.
Το SWR είναι πάντα μεγαλύτερο ή ίσο με 1. Εάν R=ρ, όλη η ισχύς μεταφέρεται στο φορτίο. Όσο περισσότερο διαφέρουν αυτές οι τιμές, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια.Έτσι, με SWR = 1,2, το 99% της ισχύος θα φτάσει στο φορτίο και με SWR = 3 - ήδη το 75%. Όταν συνδέετε έναν εξασθενητή 75 ohm σε ένα καλώδιο 50 ohm (ή αντίστροφα), SWR = 1,5 και η απώλεια θα είναι 4%.
Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά που πρέπει να αναφέρουμε:
- Εύρος συχνοτήτων λειτουργίας·
- μέγιστη ισχύς.
Επίσης σημαντική είναι μια παράμετρος όπως η ακρίβεια - σημαίνει την επιτρεπόμενη απόκλιση της εξασθένησης από την ονομαστική. Για βιομηχανικούς εξασθενητές, τα χαρακτηριστικά εφαρμόζονται στη θήκη.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ισχύς της συσκευής είναι σημαντική. Η ενέργεια που δεν έχει φτάσει στον καταναλωτή διαχέεται από τα στοιχεία εξασθενητή, επομένως είναι κρίσιμο να αποφευχθεί η υπερφόρτωση.
Υπάρχουν τύποι για τον υπολογισμό των κύριων χαρακτηριστικών των εξασθενητών αντίστασης διαφόρων σχεδίων, αλλά είναι δυσκίνητοι και περιέχουν λογάριθμους. Επομένως, για να τα χρησιμοποιήσετε, χρειάζεστε τουλάχιστον μια αριθμομηχανή. Επομένως, για αυτο-υπολογισμό είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείτε ειδικά προγράμματα (συμπεριλαμβανομένου του Διαδικτύου).
Ρυθμιζόμενοι εξασθενητές
Ο συντελεστής εξασθένησης και το SWR επηρεάζονται από την τιμή όλων των στοιχείων που απαρτίζουν τον εξασθενητή, επομένως δημιουργήστε συσκευές με βάση αντιστάσεις με ομαλή ρύθμιση των παραμέτρων είναι δύσκολη. Με την αλλαγή της εξασθένησης, είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε το SWR και αντίστροφα. Τέτοια προβλήματα μπορούν να λυθούν χρησιμοποιώντας ενισχυτές με κέρδος μικρότερο από 1.
Τέτοιες συσκευές είναι χτισμένες σε τρανζίστορ ή OU, αλλά υπάρχει πρόβλημα γραμμικότητας. Δεν είναι εύκολο να δημιουργήσετε έναν ενισχυτή που δεν παραμορφώνει την κυματομορφή σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Η σταδιακή ρύθμιση χρησιμοποιείται πολύ πιο ευρέως - οι εξασθενητές συνδέονται σε σειρά, προστίθεται η αποδυνάμωσή τους. Αυτά τα κυκλώματα που χρειάζονται είναι διακλαδισμένα (επαφές ρελέ και τα λοιπά).Έτσι κερδίζεται ο επιθυμητός συντελεστής εξασθένησης χωρίς αλλαγή της αντίστασης κύματος.
Υπάρχουν σχέδια συσκευών για την εξασθένηση του σήματος με ομαλή ρύθμιση, που είναι χτισμένες σε μετασχηματιστές ευρείας ζώνης (SHPT). Χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία ερασιτεχνικών επικοινωνιών σε περιπτώσεις όπου οι απαιτήσεις για αντιστοίχιση εισόδου και εξόδου είναι χαμηλές.
Ο ομαλός συντονισμός των εξασθενητών που είναι κατασκευασμένοι σε κυματοδηγούς επιτυγχάνεται αλλάζοντας τις γεωμετρικές διαστάσεις. Οι οπτικοί εξασθενητές παράγονται επίσης με ομαλό έλεγχο εξασθένησης, αλλά τέτοιες συσκευές έχουν μάλλον περίπλοκο σχεδιασμό, καθώς περιέχουν ένα σύστημα φακών, οπτικών φίλτρων κ.λπ.
Περιοχή εφαρμογής
Εάν ο εξασθενητής έχει διαφορετικές αντιστάσεις εισόδου και εξόδου, τότε, εκτός από τη λειτουργία εξασθένησης, μπορεί να λειτουργήσει ως συσκευή αντιστοίχισης. Έτσι, εάν χρειάζεται να συνδέσετε καλώδια 75 και 50 ohms, μπορείτε να βάλετε ένα κατάλληλα υπολογισμένο μεταξύ τους και μαζί με την κανονικοποιημένη εξασθένηση, μπορείτε επίσης να διορθώσετε τον βαθμό αντιστοίχισης.
Στον εξοπλισμό λήψης, χρησιμοποιούνται εξασθενητές για την αποφυγή υπερφόρτωσης των κυκλωμάτων εισόδου με ισχυρή ψευδή ακτινοβολία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εξασθένιση του σήματος παρεμβολής, ακόμη και ταυτόχρονα με ένα αδύναμο σήμα καταζητούμενου, μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα λήψης μειώνοντας το επίπεδο παρεμβολής ενδοδιαμόρφωσης.
Στην τεχνολογία μέτρησης, οι εξασθενητές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αποσύνδεση - μειώνουν την επίδραση του φορτίου στην πηγή του σήματος αναφοράς. Οι οπτικοί εξασθενητές χρησιμοποιούνται ευρέως στη δοκιμή εξοπλισμού πομποδέκτη για γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών.Με τη βοήθειά τους μοντελοποιείται η εξασθένηση σε πραγματική γραμμή και καθορίζονται οι συνθήκες και τα όρια σταθερής επικοινωνίας.
Στην τεχνολογία ήχου, οι εξασθενητές χρησιμοποιούνται ως συσκευές ελέγχου ισχύος. Σε αντίθεση με τα ποτενσιόμετρα, το κάνουν αυτό με λιγότερη απώλεια ισχύος. Εδώ είναι ευκολότερο να διασφαλιστεί η ομαλή ρύθμιση, καθώς η αντίσταση του κύματος δεν είναι σημαντική - μόνο η εξασθένηση έχει σημασία. Στα καλωδιακά δίκτυα τηλεόρασης, οι εξασθενητές εξαλείφουν την υπερφόρτωση των εισόδων τηλεόρασης και σας επιτρέπουν να διατηρείτε την ποιότητα μετάδοσης ανεξάρτητα από τις συνθήκες λήψης.
Δεδομένου ότι δεν είναι η πιο περίπλοκη συσκευή, ο εξασθενητής βρίσκει την ευρύτερη εφαρμογή σε κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων και σας επιτρέπει να λύσετε διάφορα προβλήματα. Στις συχνότητες μικροκυμάτων και οπτικών συχνοτήτων, αυτές οι συσκευές κατασκευάζονται διαφορετικά και είναι πολύπλοκες βιομηχανικές μονάδες.
Παρόμοια άρθρα:
