В помощь изучающему электронику

Формулы, вычисления, ...

на сайте

www.electrosad.ru

- Аттенюаторы и согласование устройств -

Данный справочник собран из разных источников. Но на его создание подтолкнула небольшая книжка "Массовой радиобиблиотеки" изданная в 1964 году,  как перевод книги О. Кронегера в ГДР в 1961 году. Не смотря на такую ее древность, она является моей настольной книгой (наряду с несколькими другими справочниками). Думаю время над такими книгами не властно, потому что основы физики, электро и радиотехники (электроники) незыблемы и вечны.

 
 

Для согласования сопротивлений и ослабления сигналов применяются аттенюаторы, причем для согласования сопротивлений применяют чаще несимметричные Г и U типов, а для ослабления T, O, H и П типов и мостовые.

Аттенюаторы
Г образный аттенюатор используется для согласования выходного сопротивления источника сигнала с последующим входом. Это обеспечивает согласование между устройствами с различными характеристическими сопротивлениями, не смотря на то что согласование сопровождается некоторым ослаблением сигнала, но обеспечивается минимум потерь на согласование.
 

R1 = Z1 / (1-Z1/Z2)-1/2,
R2 = Z2(1-Z1/Z2)-1/2
Здесь и далее Z1 - источник сигнала с малым импедансом, Z2 - потребитель сигнала с высоким импедансом.
Балансную схему так же называют аттенюатором U типа.

Лестничный согласователь.
R2 и R3 каждое равно R2 из предыдущей схема деленному на 2. А последовательное включение звеньев U типа образует лестничный аттенюатор.
Симметричные Т и H образные аттенюаторы показаны ниже и представляют собой симметричную схему. Источник и потребитель сигнала в такой схеме согласованы по сопротивлению и единственной функцией такого аттенюатора является ослабление сигнала.
 
Поскольку от аттенюаторов такого типа не требуется согласование сопротивлений , величина резистороа R1 и R2 вычисляются исходя из требуемого ослабления, причем сопротивление R1 в последовательных ветвях принимаются одинаковыми.
R1 = Z (V - 1) / (V + 1),

R2 = 2ZV / [(V + 1) * (V - 1)].
V - отношение входного напряжения к выходному,
П образный аттенюатор показанный ниже является симметричным небалансным.
 

R1 = Z (V+1) / (V - 1),
R2 = Z (V2-1) / (2V),
U1 / U2 = V.
Ниже приведена схема и расчетные соотношения для балансного О образного аттенюатора.
Расчетные соотношения соответствуют предыдущей схеме.
Поскольку входное сопротивление равно выходному этот аттенюатор не выполняет согласование сигнала, Сопротивление резисторов выбирается из условия реализации заданного ослабления.
Мостовые аттенюаторы получают из ранее рассмотренных Т и Н аттенюаторов шунтированием последовательной цепочки резисторов дополнительным резистором.
Значения R1 и R2 выбираются равным сопротивлениям входного и выходного устройств, а сопротивления R3 и R4 рассчитываются по формулам:

R1 = R2 =Z, R3 = Z/(V-1),

R4 = Z(V-1), V = U1 / U2.
 

Согласование источника с нагрузкой.

Согласование по мощности
Оптимальное (с минимальными потерями) согласование по мощности источника сигнала и нагрузки описывается формулой:

Kp = Pн/Pi = Ri×Rн/(Ri + Rн)2

или оптимальное соотношение

Ri = Rн,

при этом коэффициент передачи по мощности Kp максимален и равен 0,25, а по напряжению Ku равен 0,5.
 

Рисунок 1.

    
Для наглядности на графике Кр показано так же изменение Кi и Кu. При росте отношение Rн/Ri растет коэффициент передачи в цепи по напряжению Ku растет и стремится к 1, в то время как коэффициент передачи по току растет и стремится к 1 при Rн/Ri приближающемся к 0.
Эти зависимости полностью определяют условия согласования всех видов усилительных устройств
Согласование по напряжению
Согласование по напряжению заключается в получении максимальной коэффициента передачи напряжения в нагрузку. это имеет место при выполнении условия Rn>>Ri (или Rn -> ∞). При этом Ku стремится к единице.
Согласование по току
Согласование по току заключается в получении максимальной коэффициента передачи тока в нагрузку. это имеет место при выполнении условия Ri>>Rn (или Rn ->0). При этом Ki стремится к единице.

 

Широкополосное согласование сопротивлений
- согласующий трансформатор
В радиотехнике существует необходимость передачи мощности с минимальными потерями и искажениями от узла к узлу. Это могут быть как различные блоки радиотракта, так и его входные и выходные устройства. Например может возникнуть необходимость согласования 50 и 75 омных входов - выходов блоков или 50/75 Ом входа (кабеля) с 300 Ом петлевым вибратором.

Для этого применяются согласующие трансформаторы.

Рисунок 2.
На рис.2 приведена схема и расположение обмоток на тороидальном сердечнике согласующего трансформатора.  Коэффициент трансформации может быть произвольный.

Данная конструкция кроме согласования позволяет менять фазу выходного сигнала на 180°, путем заземления вывода 3 или 4.
Расчетные соотношения

Коэффициент трансформации:

n = e/e' = (R'/R)½

где:

e, e' - напряжение на входе, выходе соответственно;

R', R - сопротивление нагрузки, на входе соответственно.

Индуктивность первичной обмотки равна:

LR= 4*R/ωмин  для КСВ ≤ 1,25

LR = 10*R/ωмин для КСВ ≤ 1,1

где:

ωмин = 2 π fмин - минимальная циклическая частота сигнала.

Число витков обмотки LR можно вычислить по формуле:

N = (LR/AL)½

где:

LR - из предыдущей формулы;

AL - коэффициент индуктивности для данного сердечника, показывающий индуктивность одного витка обмотки.

Оптимальный выбор размеров и сердечника трансформатора позволяет получать вносимое затухание Ai , в худшем случае ≤ 0,8 дб, обычно 0,3-0,6 дб, в лучшем случае ≤ 0,3 дб.

При применении в сигнальных цепях, рабочая полоса частот такого трансформатора составляет до пяти октав, при сопротивлении R ≤ 250 Ом.

 Широкополосный трансформатор может служить для согласования сопротивлений, как показано выше, а так же для перехода от не семметричной к семметричной нагрузке, как показано на рис. 3.

Рисунок 3.

Конструкция такого трансформатора, при согласовании R -> 4R, проста. Это обмотка выполненная в три провода на тороидальном сердечнике. Указанное на рис.3 соединение дает возможность подключения к семметричной нагрузке R -> 2R/2R.

Например, через такой трансформатор можно подключать к 75 Ом входу с помощью 75 Ом коаксиального кабеля петлевой вибратор (симметричное устройство) с выходным сопротивлением 300 Ом.

Данный трансформатор может работать с другими коэффициентами трансформации как повышающими так и понижающими.

Рисунок 4.

Вариант, показанный на рис.4, с коэффициентом трансформации 0,25 (R ->R") или R=R".

Литература.

Оглавление.
1.Единицы измерения

2. Сопротивление, резистор

3. Емкость, конденсатор

4. Катушка индуктивности

5. Электрические цепи постоянного тока.

Основные понятия. Замкнутая и разветвленная цепи постоянного тока

6. Цепи переменного тока

Основные понятия, Сопротивление в цепи переменного тока, Конденсатор в цепи переменного тока, Индуктивность в цепи переменного тока, Мощность переменного тока

7. Колебательный контур

Основные зависимости, Последовательный колебательный контур, Параллельный колебательный контур

8. Применение колебательных контуров

Входная цепь приемника

9. Схемы построенные на R, L, C

RC и LC фильтры - общие положения, RC фильтры, LC фильтры

10. Аттенюаторы и согласование устройств

Аттенюаторы, Согласование источника с нагрузкой по мощности, току и напряжению

11. АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА

Основные параметры передающих антенн, Параметры приемных антенн, Вибраторные антенны, Рамочные антенны, Приемные ферритовые антенны, Формулы для расчета вибраторных антенн

12. Распространение радиоволн

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ - Общие положения, ИОНОСФЕРА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, Преломление и отражение радиоволн в ионосфере, Особенности распространения сверхдлинных и длинных волн, Особенности распространения средних волн, Особенности распространения коротких волн, РАСПРОСТРАНЕНИЕ УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН В ПРИЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ, Распространения радиоволн над поверхностью земли, дальний прием

13. Векторные диаграммы, действующее сопротивление, сдвиг фаз, амплитудно и фазо частотные характеристики цепей содержащих L,C,R

14.  Основы теплообмена

15. Некоторые особенности применения конденсаторов в фильтрах

 

Собрал А. Сорокин

  Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через гостевую книгу или  почтой.

Copyright © Sorokin A.D.

2002-2012 год