Saat mengembangkan sirkuit elektronik, biasanya perlu untuk memecahkan masalah penguatan sinyal - meningkatkan amplitudo atau dayanya. Tetapi ada situasi ketika level sinyal diperlukan, sebaliknya, melemah. Dan tugas ini tidak sesederhana kelihatannya pada pandangan pertama.
Isi
Apa itu attenuator dan bagaimana cara kerjanya
Sebuah attenuator adalah perangkat untuk sengaja dan biasanya mengurangi amplitudo atau kekuatan sinyal input tanpa mendistorsi bentuknya.
Prinsip pengoperasian attenuator yang digunakan dalam rentang frekuensi radio - pembagi tegangan dengan resistor atau kapasitor. Sinyal input didistribusikan antara resistor secara proporsional dengan resistansi. Solusi paling sederhana adalah pembagi dua resistor. Atenuator semacam itu disebut berbentuk L (dalam literatur teknis asing - berbentuk L). Kedua sisi perangkat yang tidak seimbang ini dapat berfungsi sebagai input dan output.Fitur dari G-attenuator adalah tingkat kerugian yang rendah saat mencocokkan input dan output.
Jenis-jenis attenuator
Dalam praktiknya, G-attenuator tidak sering digunakan - terutama untuk mencocokkan resistansi input dan output. Perangkat tipe-P (dalam literatur asing Pi - dari huruf Latin ) dan perangkat tipe-T digunakan jauh lebih luas untuk pelemahan sinyal yang dinormalisasi. Prinsip ini memungkinkan Anda membuat perangkat dengan impedansi input dan output yang sama (tetapi, jika perlu, Anda dapat menggunakan yang berbeda).
Angka tersebut menunjukkan perangkat yang tidak seimbang. Sumber dan beban harus dihubungkan dengannya dengan saluran yang tidak seimbang - kabel koaksial, dll. dari segala arah.
Untuk saluran seimbang (twisted pair, dll.), sirkuit seimbang digunakan - mereka kadang-kadang disebut attenuator tipe H dan O, meskipun ini hanya variasi dari perangkat sebelumnya.
Dengan menambahkan satu (dua) resistor, maka attenuator tipe T- (H-) diubah menjadi tipe bridge.
Atenuator diproduksi oleh industri dalam bentuk perangkat lengkap dengan konektor untuk koneksi, tetapi mereka juga dapat dibuat pada papan sirkuit tercetak sebagai bagian dari sirkuit umum. Atenuator resistif dan kapasitif memiliki nilai tambah yang serius - mereka tidak mengandung elemen non-linear, yang tidak mendistorsi sinyal dan tidak mengarah pada munculnya harmonik baru dalam spektrum dan hilangnya yang sudah ada.
Selain resistif, ada jenis attenuator lainnya. Banyak digunakan dalam teknologi industri:
- batas dan attenuator polarisasi - berdasarkan sifat desain pandu gelombang;
- penyerap redaman - redaman sinyal menyebabkan penyerapan daya oleh bahan yang dipilih secara khusus;
- attenuator optik;
Jenis perangkat ini digunakan dalam teknologi gelombang mikro dan dalam rentang frekuensi cahaya. Pada frekuensi rendah dan radio, attenuator berdasarkan resistor dan kapasitor digunakan.
Karakter utama
Parameter utama yang menentukan sifat atenuasi adalah koefisien atenuasi. Itu diukur dalam desibel. Untuk memahami berapa kali amplitudo sinyal berkurang setelah melewati rangkaian atenuasi, perlu menghitung ulang koefisien dari desibel ke kali. Pada keluaran perangkat yang mengurangi amplitudo sinyal sebesar N desibel, tegangan akan menjadi M kali lebih kecil:
M = 10(N/20) (untuk daya — M=10(N/10)) .
Perhitungan terbalik:
N=20⋅log10(M) (untuk daya N=10⋅log10(M)).
Jadi, untuk attenuator dengan Kosl \u003d -3 dB (koefisien selalu negatif, karena nilainya selalu berkurang), sinyal keluaran akan memiliki amplitudo 0,708 dari aslinya. Dan jika amplitudo keluaran dua kali lebih kecil dari yang asli, maka Kosl kira-kira sama dengan -6 dB.
Rumusnya cukup rumit untuk perhitungan mental, jadi lebih baik menggunakan kalkulator online, yang ada banyak sekali di Internet.
Untuk perangkat yang dapat disesuaikan (melangkah atau halus), batas penyesuaian ditunjukkan.
Parameter penting lainnya adalah impedansi gelombang (impedansi) pada input dan output (bisa sama). Resistensi ini dikaitkan dengan karakteristik seperti rasio gelombang berdiri (SWR) - sering ditunjukkan pada produk industri. Untuk beban resistif murni, koefisien ini dihitung dengan rumus:
- SWR=ρ/R jika >R, di mana R adalah tahanan beban dan adalah impedansi gelombang saluran.
- SWR= R/ρ jika <R.
SWR selalu lebih besar dari atau sama dengan 1. Jika R=ρ, semua daya ditransfer ke beban. Semakin banyak nilai-nilai ini berbeda, semakin besar kerugiannya.Jadi, dengan SWR = 1,2, 99% daya akan mencapai beban, dan dengan SWR = 3 - sudah 75%. Saat menghubungkan atenuasi 75 ohm ke kabel 50 ohm (atau sebaliknya), SWR = 1,5 dan kerugiannya akan menjadi 4%.
Fitur penting lainnya untuk disebutkan:
- rentang frekuensi operasi;
- daya maksimum.
Juga penting adalah parameter seperti akurasi - itu berarti penyimpangan redaman yang diijinkan dari nominal. Untuk attenuator industri, karakteristik diterapkan pada kasing.
Dalam beberapa kasus, kekuatan perangkat itu penting. Energi yang belum mencapai konsumen dihamburkan oleh elemen attenuator, sehingga sangat penting untuk mencegah kelebihan beban.
Ada rumus untuk menghitung karakteristik utama atenuasi resistif dari berbagai desain, tetapi rumit dan mengandung logaritma. Karena itu, untuk menggunakannya, Anda memerlukan setidaknya kalkulator. Oleh karena itu, untuk perhitungan sendiri lebih mudah menggunakan program khusus (termasuk online).
Atenuator yang dapat disesuaikan
Koefisien atenuasi dan SWR dipengaruhi oleh nilai semua elemen yang membentuk atenuasi, jadi buat perangkat berdasarkan resistor dengan pengaturan parameter yang halus sulit. Dengan mengubah atenuasi, perlu untuk menyesuaikan SWR dan sebaliknya. Masalah seperti itu dapat diselesaikan dengan menggunakan amplifier dengan penguatan kurang dari 1.
Perangkat semacam itu dibangun di atas transistor atau OU, tetapi ada masalah linearitas. Tidak mudah untuk membuat penguat yang tidak mendistorsi bentuk gelombang pada rentang frekuensi yang lebar. Regulasi bertahap jauh lebih banyak digunakan - attenuator dihubungkan secara seri, pelemahannya ditambahkan. Sirkuit-sirkuit yang dibutuhkan dishunt (kontak relay dll).Jadi koefisien atenuasi yang diinginkan diperoleh tanpa mengubah hambatan gelombang.
Ada desain perangkat untuk melemahkan sinyal dengan penyesuaian halus, dibangun di atas trafo broadband (SHPT). Mereka digunakan dalam teknologi komunikasi amatir dalam kasus di mana persyaratan untuk mencocokkan input dan output rendah.
Penyetelan halus attenuator yang dibangun di atas pandu gelombang dicapai dengan mengubah dimensi geometris. Atenuator optik juga diproduksi dengan kontrol atenuasi yang halus, tetapi perangkat tersebut memiliki desain yang agak rumit, karena mengandung sistem lensa, filter optik, dll.
Area aplikasi
Jika atenuasi memiliki resistansi input dan output yang berbeda, maka, selain fungsi atenuasi, ia dapat bertindak sebagai perangkat yang cocok. Jadi, jika Anda perlu menghubungkan kabel 75 dan 50 ohm, Anda dapat menempatkan kabel yang dihitung dengan tepat di antara mereka, dan bersama-sama dengan redaman yang dinormalisasi, Anda juga dapat memperbaiki tingkat kecocokan.
Dalam peralatan penerima, attenuator digunakan untuk menghindari beban berlebih pada sirkuit input dengan radiasi palsu yang kuat. Dalam beberapa kasus, melemahkan sinyal yang mengganggu, bahkan pada saat yang sama sebagai sinyal yang diinginkan lemah, dapat meningkatkan kualitas penerimaan dengan mengurangi tingkat gangguan intermodulasi.
Dalam teknologi pengukuran, attenuator dapat digunakan sebagai decoupling - mereka mengurangi efek beban pada sumber sinyal referensi. Atenuator optik banyak digunakan dalam pengujian peralatan transceiver untuk jalur komunikasi serat optik.Dengan bantuan mereka, redaman dalam garis nyata dimodelkan dan kondisi serta batas-batas komunikasi yang stabil ditentukan.
Dalam teknologi audio, attenuator digunakan sebagai perangkat kontrol daya. Tidak seperti potensiometer, mereka melakukan ini dengan lebih sedikit kehilangan daya. Di sini lebih mudah untuk memastikan penyesuaian yang mulus, karena hambatan gelombang tidak penting - hanya redaman yang penting. Dalam jaringan kabel televisi, attenuator menghilangkan kelebihan input TV dan memungkinkan Anda mempertahankan kualitas transmisi terlepas dari kondisi penerimaan.
Menjadi bukan perangkat yang paling kompleks, attenuator menemukan aplikasi terluas di sirkuit frekuensi radio dan memungkinkan Anda untuk memecahkan berbagai masalah. Pada gelombang mikro dan frekuensi optik, perangkat ini dibuat secara berbeda, dan merupakan unit industri yang kompleks.
Artikel serupa:
