Это нужно знать

Общий перечень знаний –
на этой странице



Резистивные схемы аттенюаторов. Онлайн расчёт

П-образные, Т-образные аттенюаторы для симметричных и несим- метричных 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 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, а соответственно, и мощности сигнала до нужного уровня с целью их 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 усилителю, 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 Основные схемы аттенюаторов

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 г) – схема сбалансированного П-образного аттенюатора.

Изображённые на Рис.1 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 онлайн калькулятором.

Расчёт резистивных элементов П и Т-образного аттенюаторов

 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, рассчитанных на калькуляторе выше. Для иллюстрации приведём схему регулируемого аттенюатора от словенского специалиста Матиаса Видмара.

Схема регулируемого аттенюатора
Рис.2 Схема регулируемого аттенюатора

Устройство позволяет производить ступенчатое ослабление сигналов 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 на 1 переклбчателе
Рис.3 Схема регулируемого аттенюатора на переклбчателе

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, приведём 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

     
     

Резистивные схемы аттенюаторов. Онлайн расчёт

П-образные, Т-образные аттенюаторы для симметричных и несим- метричных 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 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, а соответственно, и мощности сигнала до нужного уровня с целью их 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 усилителю, 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 Основные схемы аттенюаторов

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 г) – схема сбалансированного П-образного аттенюатора.

Изображённые на Рис.1 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 онлайн калькулятором.

Расчёт резистивных элементов П и Т-образного аттенюаторов

 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, рассчитанных на калькуляторе выше. Для иллюстрации приведём схему регулируемого аттенюатора от словенского специалиста Матиаса Видмара.

Схема регулируемого аттенюатора
Рис.2 Схема регулируемого аттенюатора

Устройство позволяет производить ступенчатое ослабление сигналов 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 на 1 переклбчателе
Рис.3 Схема регулируемого аттенюатора на переклбчателе

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, приведём 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)

  ==================================================================