Izstrādājot elektroniskās shēmas, parasti ir jāatrisina signālu pastiprināšanas problēma - jāpalielina to amplitūda vai jauda. Bet ir situācijas, kad signāla līmenis ir nepieciešams, gluži pretēji, vājināt. Un šis uzdevums nav tik vienkāršs, kā šķiet no pirmā acu uzmetiena.
Saturs
Kas ir vājinātājs un kā tas darbojas
Vājinātājs ir ierīce, kas apzināti un normāli samazina ievades signāla amplitūdu vai jaudu, neizkropļojot tā formu.
Radiofrekvenču diapazonā izmantoto vājinātāju darbības princips - sprieguma dalītājs ar rezistoriem vai kondensatoriem. Ieejas signāls tiek sadalīts starp rezistoriem proporcionāli pretestībām. Vienkāršākais risinājums ir divu rezistoru dalītājs. Šādu vājinātāju sauc par L-veida (ārzemju tehniskajā literatūrā - L-veida). Abas šīs nelīdzsvarotās ierīces puses var kalpot kā ievade un izvade.G-attenuatora iezīme ir zems zudumu līmenis, saskaņojot ieeju un izvadi.
Vājinātāju veidi
Praksē G-attenuators netiek izmantots tik bieži - galvenokārt, lai saskaņotu ieejas un izejas pretestības. Signālu normalizētai vājināšanai daudz plašāk tiek izmantotas P veida ierīces (ārzemju literatūrā Pi - no latīņu burta π) un T veida ierīces. Šis princips ļauj izveidot ierīces ar vienādu ieejas un izejas pretestību (bet, ja nepieciešams, varat izmantot dažādas).
Attēlā redzamas nesabalansētas ierīces. Avotam un slodzei tiem jābūt savienotiem ar nelīdzsvarotām līnijām - koaksiālajiem kabeļiem utt. no jebkura virziena.
Līdzsvarotām līnijām (vītā pāra u.c.) tiek izmantotas līdzsvarotas shēmas - tos dažreiz sauc par H un O tipa vājinātājiem, lai gan tās ir tikai iepriekšējo ierīču variācijas.
Pievienojot vienu (divus) rezistorus, vājinātāju T- (H-) tipi tiek pārveidoti par tilta rezistori.
Nozare ražo vājinātājus komplektu ierīču veidā ar savienotājiem savienošanai, taču tos var izgatavot arī uz iespiedshēmas plates kā daļu no vispārējās shēmas. Rezistīvajiem un kapacitatīviem vājinātājiem ir nopietns pluss - tie nesatur nelineārus elementus, kas neizkropļo signālu un neizraisa jaunu harmoniku parādīšanos spektrā un esošo izzušanu.
Papildus rezistīvajiem ir arī citi vājinātāju veidi. Plaši izmanto rūpnieciskajā tehnoloģijā:
- limita un polarizācijas vājinātāji - pamatojoties uz viļņvadu konstrukcijas īpašībām;
- absorbējošie attenuatori - signāla vājināšanās izraisa jaudas absorbciju ar īpaši izvēlētiem materiāliem;
- optiskie vājinātāji;
Šāda veida ierīces tiek izmantotas mikroviļņu tehnoloģijā un gaismas frekvenču diapazonā. Zemās un radio frekvencēs tiek izmantoti vājinātāji, kuru pamatā ir rezistori un kondensatori.
Galvenās īpašības
Galvenais parametrs, kas nosaka vājinātāju īpašības, ir vājinājuma koeficients. To mēra decibelos. Lai saprastu, cik reižu signāla amplitūda samazinās pēc iziešanas caur vājināšanas ķēdi, ir jāpārrēķina koeficients no decibeliem līdz reizēm. Ierīces izejā, kas samazina signāla amplitūdu par N decibeliem, spriegums būs M reizes mazāks:
M=10(N/20) (jaudai - M = 10(N/10)) .
Apgrieztais aprēķins:
N=20⋅log10(M) (jaudai N=10⋅log10(M)).
Tātad vājinātājam ar Kosl \u003d -3 dB (koeficients vienmēr ir negatīvs, jo vērtība vienmēr samazinās), izejas signāla amplitūda būs 0,708 no oriģināla. Un, ja izejas amplitūda ir divas reizes mazāka par sākotnējo, tad Kosl ir aptuveni vienāds ar -6 dB.
Formulas ir diezgan sarežģītas prāta aprēķiniem, tāpēc labāk ir izmantot tiešsaistes kalkulatorus, kuru internetā ir ļoti daudz.
Regulējamām ierīcēm (pakāpeniska vai gluda) ir norādītas regulēšanas robežas.
Vēl viens svarīgs parametrs ir viļņu pretestība (pretestība) ieejā un izejā (tās var būt vienādas). Šī pretestība ir saistīta ar tādu raksturlielumu kā stāvviļņu attiecība (SWR) - to bieži norāda uz rūpnieciskiem izstrādājumiem. Tīri pretestības slodzei šo koeficientu aprēķina pēc formulas:
- SWR=ρ/R, ja ρ>R, kur R ir slodzes pretestība un ρ ir līnijas viļņu pretestība.
- SWR= R/ρ, ja ρ<R.
SWR vienmēr ir lielāks vai vienāds ar 1. Ja R=ρ, visa jauda tiek pārnesta uz slodzi. Jo vairāk šīs vērtības atšķiras, jo lielāki zaudējumi.Tātad, ja SWR = 1,2, 99% jaudas sasniegs slodzi, un ar SWR = 3 - jau 75%. Savienojot 75 omu vājinātāju ar 50 omu kabeli (vai otrādi), SWR = 1,5 un zaudējumi būs 4%.
Citas svarīgas funkcijas, kas jāpiemin:
- darbības frekvenču diapazons;
- maksimālā jauda.
Svarīgs ir arī tāds parametrs kā precizitāte - tas nozīmē pieļaujamo vājinājuma novirzi no nominālā. Rūpnieciskajiem vājinātājiem raksturlielumi tiek piemēroti korpusam.
Dažos gadījumos svarīga ir ierīces jauda. Enerģija, kas nav sasniegusi patērētāju, tiek izkliedēta ar vājinātāja elementiem, tāpēc ir svarīgi novērst pārslodzi.
Ir formulas dažādu konstrukciju pretestības vājinātāju galveno raksturlielumu aprēķināšanai, taču tās ir apgrūtinošas un satur logaritmus. Tāpēc, lai tos izmantotu, jums ir nepieciešams vismaz kalkulators. Tāpēc pašrēķiniem ērtāk ir izmantot īpašas programmas (arī tiešsaistē).
Regulējami vājinātāji
Vājināšanās koeficientu un SWR ietekmē visu to elementu vērtība, kas veido vājinātāju, tāpēc izveidojiet ierīces, pamatojoties uz rezistori ar vienmērīgu parametru regulēšanu ir grūti. Mainot vājinājumu, nepieciešams noregulēt SWR un otrādi. Šādas problēmas var atrisināt, izmantojot pastiprinātājus, kuru pastiprinājums ir mazāks par 1.
Šādas ierīces ir veidotas uz tranzistoriem vai OU, taču pastāv linearitātes problēma. Nav viegli izveidot pastiprinātāju, kas neizkropļo viļņu formu plašā frekvenču diapazonā. Daudz plašāk tiek izmantota pakāpju regulēšana - vājinātājus savieno virknē, to vājināšanos summē. Nepieciešamās ķēdes tiek manevrētas (releja kontakti utt).Tātad vēlamais vājinājuma koeficients tiek iegūts, nemainot viļņu pretestību.
Ir ierīču konstrukcijas signāla vājināšanai ar vienmērīgu regulēšanu, kas balstītas uz platjoslas transformatoriem (SHPT). Tos izmanto amatieru sakaru tehnoloģijā gadījumos, kad prasības ievades un izvades saskaņošanai ir zemas.
Uz viļņvadiem uzbūvēto vājinātāju vienmērīga regulēšana tiek panākta, mainot ģeometriskos izmērus. Optiskos vājinātājus ražo arī ar vienmērīgu vājinājuma kontroli, taču šādām ierīcēm ir diezgan sarežģīts dizains, jo tajās ir lēcu sistēma, optiskie filtri utt.
Pielietojuma zona
Ja vājinātājam ir atšķirīgas ieejas un izejas pretestības, tad papildus vājināšanas funkcijai tas var darboties kā saskaņošanas ierīce. Tātad, ja nepieciešams savienot 75 un 50 omu kabeļus, starp tiem varat ievietot atbilstoši aprēķinātu, un kopā ar normalizēto vājinājumu varat arī labot atbilstības pakāpi.
Uztveršanas iekārtās tiek izmantoti vājinātāji, lai izvairītos no ievades ķēžu pārslodzes ar spēcīgu neīsto starojumu. Dažos gadījumos traucējošā signāla vājināšana, pat vienlaikus ar vāju vēlamo signālu, var uzlabot uztveršanas kvalitāti, samazinot intermodulācijas traucējumu līmeni.
Mērīšanas tehnoloģijā vājinātājus var izmantot kā atsaisti - tie samazina slodzes ietekmi uz atsauces signāla avotu. Optiskos vājinātājus plaši izmanto optisko šķiedru sakaru līniju raiduztvērēju iekārtu testēšanā.Ar to palīdzību tiek modelēta vājināšanās reālā līnijā un noteikti stabilas komunikācijas nosacījumi un robežas.
Audio tehnoloģijā vājinātājus izmanto kā jaudas kontroles ierīces. Atšķirībā no potenciometriem, tie to dara ar mazākiem jaudas zudumiem. Šeit ir vieglāk nodrošināt vienmērīgu regulēšanu, jo viļņu pretestība nav svarīga - svarīga ir tikai vājināšanās. Televīzijas kabeļu tīklos vājinātāji novērš TV ieeju pārslodzi un ļauj saglabāt pārraides kvalitāti neatkarīgi no uztveršanas apstākļiem.
Nebūdams vissarežģītākā ierīce, vājinātājs atrod visplašāko pielietojumu radiofrekvenču shēmās un ļauj atrisināt dažādas problēmas. Mikroviļņu un optiskajās frekvencēs šīs ierīces ir veidotas atšķirīgi, un tās ir sarežģītas rūpnieciskas vienības.
Līdzīgi raksti:
