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簡(jiǎn)單的無(wú)源衰減器

發(fā)布時(shí)間:2024-12-04 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】衰減器與放大器相反,因?yàn)樗鼈儠?huì)降低增益,而電阻分壓器電路是典型的衰減器。給定網(wǎng)絡(luò)中的衰減量由以下比率確定:輸出/輸入。例如,如果電路的輸入電壓為 1 伏 (1V),輸出電壓為 1 毫伏 (1mV),則衰減量為 1mV/1V,等于 0.001 或減少 1,000 分之一。


簡(jiǎn)單的無(wú)源衰減器


衰減器與放大器相反,因?yàn)樗鼈儠?huì)降低增益,而電阻分壓器電路是典型的衰減器。給定網(wǎng)絡(luò)中的衰減量由以下比率確定:輸出/輸入。例如,如果電路的輸入電壓為 1 伏 (1V),輸出電壓為 1 毫伏 (1mV),則衰減量為 1mV/1V,等于 0.001 或減少 1,000 分之一。

然而,使用電壓、電流甚至功率比來(lái)確定或表達(dá)電阻衰減器網(wǎng)絡(luò)可能具有的衰減量(稱(chēng)為衰減系數(shù))可能會(huì)令人困惑,因此對(duì)于無(wú)源衰減器,其衰減程度通常使用對(duì)數(shù)來(lái)表示以分貝( dB )為單位給出的標(biāo)度使得處理如此小的數(shù)字變得更容易。

衰減程度

衰減器的性能用輸入信號(hào)每十倍頻程(或倍頻程)降低的分貝數(shù)來(lái)表示。分貝,縮寫(xiě)為“dB”,通常定義為電壓、電流或功率比的對(duì)數(shù)或“l(fā)og”度量,代表貝爾 (B) 的十分之一 1/10。換句話(huà)說(shuō),1 貝爾需要 10 分貝。然后根據(jù)定義,輸入信號(hào) (Vin) 和輸出信號(hào) (Vout) 之間的比率以分貝為單位給出:

分貝衰減

請(qǐng)注意,分貝 ( dB ) 是對(duì)數(shù)比,因此沒(méi)有單位。因此,-140dB 的值代表 1:10,000,000 單位的衰減或 1000 萬(wàn)比 1 的比率。

在無(wú)源衰減器電路中,將輸入值指定為 0 dB 參考點(diǎn)通常很方便。這意味著無(wú)論輸入信號(hào)或電壓的實(shí)際值是多少,都會(huì)用作與衰減輸出值進(jìn)行比較的參考,因此分配為 0 dB 值。這意味著低于該參考點(diǎn)的任何輸出信號(hào)電壓值都將表示為負(fù) dB 值 ( -dB )。

例如,-6dB 的衰減表示該值比 0 dB 輸入?yún)⒖嫉?6 dB。同樣,如果輸出/輸入之比小于 1(單位),例如 0.707,則這對(duì)應(yīng)于 20 log(0.707) = -3dB。如果輸出/輸入之比 = 0.5,則這對(duì)應(yīng)于 20 log(0.5) = -6 dB,依此類(lèi)推,并可使用標(biāo)準(zhǔn)電氣衰減表來(lái)節(jié)省計(jì)算。

無(wú)源衰減器示例 1

無(wú)源衰減器電路的插入損耗為-32dB,輸出電壓為50mV。輸入電壓的值是多少。

無(wú)源衰減器計(jì)算

-1.6的反對(duì)數(shù) ( log -1 )給出如下:

衰減反對(duì)數(shù)

那么如果輸出電壓產(chǎn)生32分貝的衰減,則需要2.0伏的輸入電壓。

衰減器損耗表

輸出電壓/輸入電壓10.70710.50.250.1250.06250.031250.015630.00781

記錄

值20日志

(1)20log
(0.7071)20log
(0.5)20log
(0.25)20log
(0.125)20log
(0.0625)20log
(0.03125)20log
(0.01563)20log
(0.00781)

以 dB 為單位0-3分貝-6分貝-12分貝-18分貝-24分貝-30分貝-36分貝-42分貝

依此類(lèi)推,生成一個(gè)包含衰減器設(shè)計(jì)所需的分貝值的表格。

通過(guò)將衰減器插入電路而導(dǎo)致的電壓、電流或功率的降低(以分貝表示)稱(chēng)為插入損耗,損耗衰減器設(shè)計(jì)將不等阻抗的電路與匹配網(wǎng)絡(luò)中的損耗化相匹配。

現(xiàn)在我們知道什么是無(wú)源衰減器,它如何用于降低或“衰減”信號(hào)的功率或電壓電平,同時(shí)引入很少或不引入失真和插入損耗(以分貝表示的量),我們可以開(kāi)始查看可用的不同衰減器電路設(shè)計(jì)。

無(wú)源衰減器設(shè)計(jì)

在衰減器電路中可以采用多種方式布置電阻器,其中分壓器電路是簡(jiǎn)單的無(wú)源衰減器電路類(lèi)型。電位或分壓器電路通常被稱(chēng)為“L-pad”衰減器,因?yàn)槠潆娐穲D類(lèi)似于倒“L”的電路圖。

但還有其他常見(jiàn)類(lèi)型的衰減器網(wǎng)絡(luò),例如“T-pad”衰減器和“Pi-pad”(π) 衰減器,具體取決于電阻組件的連接方式。這三種常見(jiàn)的衰減器類(lèi)型如下所示。

衰減器類(lèi)型


簡(jiǎn)單的無(wú)源衰減器


無(wú)源衰減器類(lèi)型

上述衰減器電路設(shè)計(jì)可以布置為“平衡”或“不平衡”形式,兩種類(lèi)型的作用相同。 “T-pad”衰減器的平衡版本稱(chēng)為“H-pad”衰減器,而“π-pad”衰減器的平衡版本稱(chēng)為“O-pad”衰減器。還提供橋接 T 型衰減器。

在不平衡衰減器中,電阻元件僅連接到傳輸線(xiàn)的一側(cè),而另一側(cè)接地以防止較高頻率下的泄漏。通常衰減器網(wǎng)絡(luò)的接地側(cè)沒(méi)有電阻元件,因此被稱(chēng)為“公共線(xiàn)”。

在平衡衰減器配置中,相同數(shù)量的電阻元件均等地連接到傳輸線(xiàn)的每一側(cè),接地位于平衡并聯(lián)電阻創(chuàng)建的中心點(diǎn)。通常,平衡和不平衡衰減器網(wǎng)絡(luò)不能連接在一起,因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致平衡網(wǎng)絡(luò)的一半通過(guò)不平衡配置短路接地。


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