Резистивные схемы аттенюаторов. Расчёт онлайн.

П-образные, Т-образные аттенюаторы для симметричных и несимметричных
линий. Регулируемые многоступенчатые аттенюаторы.

На сегодняшнем заседании нашей радиолюбительской ячейки мы обнародуем перечень мероприятий по конструированию и расчёту узла, предназначенного для банального ослабления амплитуды (мощности) сигнала без существенного искажения его формы - аттенюатора.
Аттенюаторы - это, в большинстве случаев, пассивные конструкции, сделанные из незатейливых резистивных или реактивных делителей напряжения.

Столь простые по замыслу устройства, тем не менее, находят многочисленные применения, как-то:
Уменьшение уровня сигнала для предотвращения перегрузки и, соответственно, расширения динамического диапазона оборудования.
-  Снижение амплитуды или мощности сигнала до нужного уровня с целью его корректного измерения, а также для защиты измерительного прибора от перегрузки или выгорания.
-  Согласование импедансов источника и нагрузки для снижения коэффициента стоячей волны (КСВ).
Увеличение изоляции (развязки) между источником и нагрузкой, вследствие уменьшения взаимодействия между ними.

С точки зрения логики работы, аттенюатор является полной противоположностью усилителя, хотя эти устройства и имеют абсолютно разные принципы работы.

Основные характеристики аттенюаторов:
- Ослабление мощности (или амплитуды), которое выражается в децибелах.
- Частотный диапазон, внутри которого задаётся точность ослабления аттенюатора.
- Собственно говоря, сама точность (погрешность) аттенюатора.
- Максимальная мощность, которая может быть переварена аттенюатором без вреда для здоровья.
- Входное и выходное сопротивления, определяющие КСВ (коэффициент стоячей волны) по входу и выходу.

Ну и хватит о грустном. Давайте рассмотрим основные схемы, используемые в аттенюаторах.
Схемы аттенюаторов
Рис.1

Рис.1 а) - схема несбалансированного Т-образного аттенюатора,
Рис.1 б) - схема сбалансированного Т-образного аттенюатора,
Рис.1 в) - схема несбалансированного П-образного аттенюатора,
Рис.1 б) - схема сбалансированного П-образного аттенюатора.

Данные аттенюаторы являются горизонтально симметричными - импеданс устройства на входе совпадает с импедансом устройства на выходе.
Несбалансированные аттенюаторы предназначены для работы с вертикально несимметричными линиями, такими как коаксиальные кабели, в то время как,
Сбалансированные аттенюаторы предназначены для симметричных линий, к примеру, для работы с витой парой.

Формулы для расчёта элементов Т-образного аттенюатора выглядят следующим образом:
Схемы аттенюаторов,
где Z - импеданс аттенюатора, а V - отношение входной и выходной амплитуд.

Формулы для расчёта элементов П-образного аттенюатора:
Схемы аттенюаторов

Сдобрим пройденный материал калькулятором.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ П и Т-ОБРАЗНОГО АТТЕНЮАТОРА.

   Конфигурация аттенюатора     
   Ослабление сигнала (дБ)        
   Что ослабляем?     
   Входное/выходное сопротивление (Ом)        
  
   Сопротивление R1 (Ом)         
   Сопротивление R2 (Ом)         
   Ослабление напряжения (разы)         
   Ослабление мощности (разы)         


Если же в хозяйстве понадобился аттенюатор с несколькими значениями ступенчато - изменяемого ослабления сигнала, то сделать это можно путём последовательного соединения нескольких простейших ячеек, описанных и рассчитанных на калькуляторе выше.

Для иллюстрации приведу схему регулируемого аттенюатора от словенского специалиста Матиаса Видмара.

Схема регулируемого аттенюатора
Рис.2

Устройство позволяет производить плавное ослабление сигналов (вернее ступенчатое с точностью до 1dB) вплоть до 131dB в частотном диапазоне - до 500MHz.
Ссылка на страницу автора - http://lea.hamradio.si/~s53mv/dds/attenuator.html.

А теперь предположим, что нам не хочется ставить кучу переключающих тумблеров, а так и подмывает довольствоваться одним переключателем на несколько положений, либо, вообще, обойтись без коммутирующих элементов, а поставить по разъёму на каждый уровень аттенюации.
Обратимся за помощью к схеме W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253.
Схема регулируемого аттенюатора
Рис.3

В источнике приведены следующие формулы для расчёта номиналов элементов:
Схемы аттенюаторов
В каждой точке выхода такой модели аттенюатора внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки Rн. Величина аттенюации одинакова для всех ступеней и может быть выбрана любой величины.
Любой, да не очень!
Детальное рассмотрение схемы выявило корректную работу аттенюатора, только при значениях аттенюации, кратных 10. К тому же этот параметр рассчитывается при отсутствии нагрузки в режиме холостого хода, т.е. при её включении - добавляются дополнительные 6дБ ослабления сигнала.
А вот количество ступеней ослабления может быть выбрано любым.

Тем не менее, в связи с достаточно частой практикой применения данной схемы, приведу калькулятор и для неё.

   Ослабление каждой ступени (дБ)     
   Входное/выходное сопротивление (Ом)        
  
   Сопротивление R1 (Ом)         
   Сопротивление R2 (Ом)         
   Сопротивление R3 (Ом)         
   Ослабление каждой ступени напряжения (разы)         
   Ослабление каждой ступени мощности (разы)         





 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved