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衰减器

第一章-放大器和有源器件

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什么是衰减器?

衰减器是被动设备。与分贝一起讨论它们是方便的。衰减器削弱或削弱衰减例如,信号发生器的高电平输出,以提供较低级别的信号,用于类似于敏感无线电接收器的天线输入。(下图)衰减器可以内置在信号发生器中,或者是独立设备。它可以提供固定或可调的衰减量。衰减器部分还可以提供源和麻烦的载荷之间的隔离。

恒定阻抗衰减器与源阻抗ZI和负载阻抗ZO匹配。对于射频设备Z为50Ω。

恒定阻抗衰减器与源阻抗ZI和负载阻抗ZO匹配。对于射频设备Z为50Ω。

在独立衰减器的情况下,必须通过断开信号路径在信号源和负载之间串联放置,如图所示以上。此外,它必须匹配两个源阻抗Z.一世和负载阻抗Z.O.,同时提供指定的衰减量。在这一节中,我们将只考虑电源和负载阻抗相等的特殊情况,这是最常见的情况。在本节中没有考虑,不相等的源阻抗和负载阻抗可以由一个衰减器部分来匹配。然而,公式更为复杂。

T部分和π剖视图是常见的形式。

T部分和π剖视图是常见的形式。

常见配置是T.Π上图所示的网络。当需要更弱的信号时,多个衰减器部分可以级联,如下图所示。

用于衰减器的分贝的用法

在设计衰减器时所用的电压比通常用分贝表示。电压比必须由分贝的衰减来计算。用分贝表示的功率比是加法。例如,一个10db衰减器接着一个6db衰减器提供16dB的总体衰减。

10 dB + 6 dB = 16 dB

改变声音级别大致与功率比(PI / PO)的对数成正比。

音效= log10(PI / PO)

声级中的1 dB的变化几乎无法对听众察觉,而2 dB易于观察。3DB的衰减对应于切割功率为一半,而3dB的增益对应于功率水平的加倍。-3 dB的增益与+ 3 dB的衰减相同,对应于原始功率电平的一半。

在功率比中分贝的功率变化是:

db = 10 log10(pi / po)

假设PI处的负载RI与PO(RI = RO)的负载电阻RO相同,则分贝可以源于电压比(VI / VO)或电流比(II / IO):

PO = V O IO = VO2 / R = IO2 R PI = V I II = VI2 / R = II2 R dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(VI2 / VO2) = 20 log10(VI/VO) dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(II2 / IO2) = 20 log10(II/IO)

分贝方程

最常用的二手等式的两个是:

db = 10 log10(pi / po)或db = 20 log10(vi / vo)

我们将使用后一种形式,因为我们需要电压比。再次,等式的电压比形式仅适用于两个相应的电阻器等于。也就是说,源和负载阻力需要相等。

使用分贝方程的示例

例子:进入衰减器的电源是10瓦,电源为1瓦。找到DB中的衰减。

dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(10 /1) = 10 log10(10) = 10(1) = 10 dB

例子:为10 dB衰减器找到电压衰减比(k =(vi / vo))。

db = 10 = 20 log10(vi / vo)10/20 = log10(vi / vo)1010/20 = 10log10(vi / vo)3.16 =(vi / vo)= ap(比率)

例子:进入衰减器是100毫瓦,电源为1毫瓦。找到DB中的衰减。

db = 10 log10(pi / po)= 10 log10(100/1)= 10 log10(100)= 10(2)= 20 dB

例子:求20db衰减器的电压衰减比(K= (VI / VO))。

dB = 20= 20 log10(VI / VO) 1020/20 = 10 log10(VI / VO) 10 = (VI / VO) = K

丁字断面衰减器

T和π衰减器必须连接到aZ.源和Z.负载阻抗。这Z.- (箭头)指向下图中的衰减器指示这一点。这Z.- 指向衰减器的(箭头)指向衰减器的阻抗在相对端的负载Z上观察衰减器是Z,Z =50Ω的Z,对于我们的情况。该阻抗是相对于衰减阻抗的常数(50Ω),当衰减改变时不会改变。

下图下面列出了电阻值T.Π衰减器匹配50Ω源/负载,以及射频工作的常用要求。

电话公用事业和其他音频工作往往需要匹配600 Ω。把所有R.值由比率(600/50)校正600Ω匹配。乘以75/50将转换表值以匹配75Ω源和负载。

t截面衰减电阻公式,给定K,电压衰减比,ZI = ZO = 50 Ω。

t截面衰减电阻公式,给定K,电压衰减比,ZI = ZO = 50 Ω。

衰减量通常以db(decibels)规定。虽然,我们需要电压(或电流)比率K.从方程中找出电阻器的值。看到DB / 20.执政的术语10.用于计算电压比的术语K.从上面的DB。

T.(和下面Π)配置最常用,因为它们提供双向匹配。也就是说,衰减器输入和输出可以交换端,终端且仍然匹配源和负载阻抗,同时提供相同的衰减。

断开源头并向右侧看V.一世,我们需要看到一个串联的并联组合R.1R.2R.1,Z.看起来像相当于的阻力Z.,与源/负载阻抗Z相同:( Z的负载连接到输出。)

Zin = R1 +(R2 ||(R1 + Z))

例如,替换为50Ω衰减器表的10 dB值R.1R.2如下图所示。

Zin = 25.97 +(35.14 ||(25.97 + 50))Zin = 25.97 +(35.14 || 75.97)Zin = 25.97 + 24.03 = 50

这表明,我们看到50 Ω正对着50 Ω负载的衰减器(下图)。

更换电源发电机,断开负载Z.V.O.,看左边,应该给我们相同的方程,阻抗在V.O.,因为对称。此外,三个电阻必须是提供从输入到输出所需衰减的值。这是由的方程来完成的R.1R.2以上应用于T.- 下面的忠念。

形节衰减器

下图下面列出了电阻值Π衰减器在某些常见衰减级别匹配50Ω源/负载。可以从等式计算对应于其他衰减水平的电阻。

用于π-截面衰减器电阻的公式,给定K,电压衰减比和Zi = Zo =50Ω。

用于π-截面衰减器电阻的公式,给定K,电压衰减比和Zi = Zo =50Ω。

以上适用于下面的π-衰减器。

什么电阻值将需要为两个Π衰减器10 dB衰减匹配50Ω源和负载?

10 DBπ-截面衰减器示例,用于匹配50Ω源和负载。

10 DBπ-截面衰减器示例,用于匹配50Ω源和负载。

10 dB.对应的电压衰减比为K = 3.16在上面表格的最后一行的后面。将这条线中的电阻器值转移到上图原理图中的电阻器上。

L-section衰减器

下图下面列出了电阻值L.衰减器匹配50Ω源/负载。下图中的表还列出了备用表单的电阻值。请注意,电阻值不一样。

L-截面衰减器表50Ω源和负载阻抗。

L-截面衰减器表50Ω源和负载阻抗。

以上适用于L.下面的衰减器。

替代形式L型衰减器表50Ω源和负载阻抗。

替代形式L型衰减器表50Ω源和负载阻抗。

桥梁T衰减器

下表列出了电阻器的电阻值T.衰减器匹配50Ω源和负载。不经常使用桥接-T衰减器。为什么不?

公式和缩写表,适用于桥接-T衰减器部分,Z =50Ω。

公式和缩写表,适用于桥接-T衰减器部分,Z =50Ω。

级联的部分

衰减器部分可以如下图所示的级联,从单个部分中可以获得比可以获得的更多衰减。例如,可以级联两个10dB衰减器以提供20 dB的衰减,DB值是添加剂。电压衰减率K.V.一世/ V.O.对于10 dB衰减器部分为3.16。两个级联部分的电压衰减率是两者的产品K.对于两个级联部分的S或3.16x3.16 = 10。

级联衰减器部分:DB衰减是添加剂。

级联衰减器部分:DB衰减是添加剂。

可变衰减可以通过开关衰减器以离散的步骤提供。下图中的示例在0dB位置处示出,能够通过附加切换,一个或多个部分的添加剂切换能够0到7 dB。

开关衰减器:衰减在离散步骤中是可变的。

开关衰减器:衰减在离散步骤中是可变的。

典型的多段衰减器具有比上图所示更多的部分。上面的添加3或8 dB部分使得本机能够覆盖到10 dB及更高。通过添加10dB和20dB部分或二进制多16dB部分来实现较低的信号电平。

射频衰减器

对于射频(RF)工作(<1000 Mhz),如果要在最高频率下达到较低的信号水平,则必须将各个部分安装在屏蔽室中,以阻止电容耦合。上一节中开关衰减器的各个部分安装在屏蔽段中。可采取其他措施将频率范围扩大到超过1000兆赫兹。这涉及到用特殊形状的无铅电阻元件建造。

在上面的图中示出了由电阻杆和电阻盘组成的同轴T截面衰减器。这种结构可用于一些千兆赫兹。同轴π版本在同轴线中的两个电阻盘之间具有一个电阻杆,如下图所示。

未示出的RF连接器连接到上述T和π衰减器的端部。除了在源和负载之间连接,连接器还允许级联衰减器。例如,可以在麻烦的信号源和昂贵的频谱分析仪输入之间放置10dB衰减器。即使我们不需要衰减,即使通过衰减任何过压来保护昂贵的测试设备。

摘要:衰减器

  • 一个衰减器将输入信号降低到较低级别。
  • 衰减量在于分贝(D b)。分贝值是级联衰减器部分的添加剂。
  • DB从功率比:DB = 10 log10(PI / PO)
  • dB从电压比:dB = 20 log10(VI / VO)
  • T.Π截面衰减器是最常见的电路配置。

相关工作表: