När man utvecklar elektroniska kretsar är det vanligtvis nödvändigt att lösa problemet med att förstärka signaler - att öka deras amplitud eller effekt. Men det finns situationer då signalnivån tvärtom krävs för att försvagas. Och denna uppgift är inte så enkel som den verkar vid första anblicken.
Innehåll
Vad är en dämpare och hur fungerar den
En dämpare är en anordning för att avsiktligt och normalt reducera amplituden eller effekten hos en insignal utan att förvränga dess form.
Funktionsprincipen för dämpare som används i radiofrekvensområdet - spänningsdelare med motstånd eller kondensatorer. Insignalen fördelas mellan motstånden i proportion till motstånden. Den enklaste lösningen är en avdelare av två motstånd. En sådan dämpare kallas L-formad (i utländsk teknisk litteratur - L-formad). Båda sidorna av denna obalanserade enhet kan fungera som ingång och utgång.En egenskap hos G-dämparen är en låg nivå av förluster vid matchning av ingång och utgång.
Typer av dämpare
I praktiken används inte G-dämparen så ofta - främst för att matcha ingångs- och utgångsresistanserna. Enheter av P-typ (i utländsk litteratur Pi - från den latinska bokstaven π) och enheter av T-typ används mycket mer allmänt för normaliserad dämpning av signaler. Denna princip gör att du kan skapa enheter med samma ingångs- och utgångsimpedans (men vid behov kan du använda olika).
Bilden visar obalanserade enheter. Källan och lasten måste anslutas till dem med obalanserade ledningar - koaxialkablar etc. från vilket håll som helst.
För balanserade ledningar (tvinnade par etc.) används balanserade kretsar - de kallas ibland dämpare av H- och O-typ, även om dessa bara är variationer av de tidigare enheterna.
Genom att lägga till ett (två) motstånd omvandlas dämpartyperna T- (H-) till bryggor.
Dämpare tillverkas av industrin i form av kompletta enheter med kontakter för anslutning, men de kan även tillverkas på ett kretskort som en del av en allmän krets. Resistiva och kapacitiva dämpare har ett allvarligt plus - de innehåller inte icke-linjära element, vilket inte förvränger signalen och inte leder till uppkomsten av nya övertoner i spektrumet och försvinnandet av befintliga.
Förutom resistiva finns det andra typer av dämpare. Används ofta inom industriell teknik:
- gräns- och polarisationsdämpare - baserat på designegenskaperna hos vågledare;
- absorberande dämpare - signaldämpning orsakar effektabsorption av speciellt utvalda material;
- optiska dämpare;
Dessa typer av enheter används inom mikrovågsteknik och i ljusfrekvensområdet. Vid låga frekvenser och radiofrekvenser används dämpare baserade på motstånd och kondensatorer.
Huvuddragen
Huvudparametern som bestämmer egenskaperna hos dämpare är dämpningskoefficienten. Det mäts i decibel. För att förstå hur många gånger signalamplituden minskar efter att ha passerat genom dämpningskretsen är det nödvändigt att räkna om koefficienten från decibel till gånger. Vid utgången av en enhet som minskar signalamplituden med N decibel kommer spänningen att vara M gånger mindre:
M=10(N/20) (för kraft — M=10(N/10)) .
Omvänd beräkning:
N=20⋅log10(M) (för effekt N=10⋅log10(M)).
Så för en dämpare med Kosl \u003d -3 dB (koefficienten är alltid negativ, eftersom värdet alltid minskar), kommer utsignalen att ha en amplitud på 0,708 från originalet. Och om utgångsamplituden är två gånger mindre än den ursprungliga, är Kosl ungefär lika med -6 dB.
Formlerna är ganska komplexa för mentala beräkningar, så det är bättre att använda onlineräknare, som det finns väldigt många av på Internet.
För justerbara enheter (stegade eller jämna) anges justeringsgränser.
En annan viktig parameter är vågimpedansen (impedansen) vid ingången och utgången (de kan vara samma). Detta motstånd är förknippat med en sådan egenskap som stående vågförhållande (SWR) - det anges ofta på industriprodukter. För en rent resistiv belastning beräknas denna koefficient med formeln:
- SWR=ρ/R om ρ>R, där R är belastningsresistansen och ρ är linjens vågimpedans.
- SWR= R/ρ om ρ<R.
SWR är alltid större än eller lika med 1. Om R=ρ överförs all effekt till lasten. Ju mer dessa värden skiljer sig åt, desto större förlust.Så med SWR = 1,2 kommer 99% av effekten att nå belastningen och med SWR = 3 - redan 75%. Vid anslutning av en 75 ohm dämpare till en 50 ohm kabel (eller vice versa), SWR = 1,5 och förlusten blir 4%.
Andra viktiga funktioner att nämna:
- driftfrekvensområde;
- maximal kraft.
Också viktig är en sådan parameter som noggrannhet - det betyder den tillåtna avvikelsen av dämpningen från det nominella. För industriella dämpare tillämpas egenskaperna på fallet.
I vissa fall är enhetens kraft viktig. Den energi som inte har nått konsumenten försvinner av dämpningselementen, så det är viktigt att förhindra överbelastning.
Det finns formler för att beräkna huvudegenskaperna hos resistiva dämpare av olika konstruktioner, men de är besvärliga och innehåller logaritmer. Därför, för att använda dem, behöver du minst en miniräknare. För självberäkning är det därför bekvämare att använda speciella program (inklusive online).
Justerbara dämpare
Dämpningskoefficienten och SWR påverkas av värdet av alla de element som utgör dämparen, så skapa enheter baserat på motstånd med smidig reglering av parametrar är svårt. Genom att ändra dämpningen är det nödvändigt att justera SWR och vice versa. Sådana problem kan lösas genom att använda förstärkare med en förstärkning mindre än 1.
Sådana enheter är byggda på transistorer eller OU, men det finns ett problem med linjäritet. Det är inte lätt att skapa en förstärkare som inte förvränger vågformen över ett brett frekvensområde. Stegvis reglering används mycket mer - dämparna är seriekopplade, deras försvagning läggs ihop. De kretsar som behövs shuntas (reläkontakter etc).Så den önskade dämpningskoefficienten uppnås utan att vågmotståndet ändras.
Det finns konstruktioner av enheter för att dämpa signalen med mjuk justering, byggda på bredbandstransformatorer (SHPT). De används i amatörkommunikationsteknik i de fall där kraven på att matcha ingång och utdata är låga.
Jämn inställning av dämpare byggda på vågledare uppnås genom att ändra de geometriska dimensionerna. Optiska dämpare tillverkas också med mjuk dämpningskontroll, men sådana enheter har en ganska komplicerad design, eftersom de innehåller ett system av linser, optiska filter etc.
Applikationsområde
Om dämparen har olika in- och utgångsresistanser kan den, förutom dämpningsfunktionen, fungera som en matchningsanordning. Så om du behöver ansluta kablar på 75 och 50 ohm, kan du lägga en lämpligt beräknad en mellan dem, och tillsammans med den normaliserade dämpningen kan du också korrigera graden av matchning.
I mottagningsutrustning används dämpare för att undvika överbelastning av ingångskretsarna med kraftig falsk strålning. I vissa fall kan dämpning av den störande signalen, även samtidigt som en svag önskad signal, förbättra mottagningskvaliteten genom att minska nivån av intermodulationsstörningar.
Inom mätteknik kan dämpare användas som frånkoppling - de minskar effekten av belastningen på referenssignalens källa. Optiska dämpare används i stor utsträckning för att testa transceiverutrustning för fiberoptiska kommunikationslinjer.Med deras hjälp modelleras dämpningen i en riktig linje och villkoren och gränserna för stabil kommunikation bestäms.
Inom ljudteknik används dämpare som effektstyrningsanordningar. Till skillnad från potentiometrar gör de detta med mindre effektförlust. Här är det lättare att säkerställa smidig justering, eftersom vågmotståndet inte är viktigt - bara dämpningen spelar roll. I TV-kabelnätverk eliminerar dämpare överbelastning av TV-ingångar och låter dig behålla sändningskvaliteten oavsett mottagningsförhållanden.
Eftersom det inte är den mest komplexa enheten, hittar dämparen den bredaste tillämpningen i radiofrekvenskretsar och låter dig lösa olika problem. Vid mikrovågsfrekvenser och optiska frekvenser är dessa enheter byggda på olika sätt, och de är komplexa industriella enheter.
Liknande artiklar:
