Оптические розетки

Децибелы

Отношения напряжений, используемые при разработке аттенюаторов, часто выражаются в децибелах. Безразмерный коэффициент ослабления напряжения (далее К) может быть получен из ослабления, выраженного в децибелах. Коэффициенты отношения мощностей, выраженные в децибелах, складываются. Например, аттенюатор 10 дБ, следующий за аттенюатором 6 дБ, обеспечит общее затухание 16 дБ.

10 дБ + 6 дБ = 16 дБ

Замечаемое изменение уровней звука примерно пропорционально логарифму отношения мощностей (P_вх/P_вых).

\(уровень \, звука = \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

Изменение уровня звука на 1 дБ едва заметно для слушателя, в то время, как 2 дБ замечается легко. Ослабление на 3 дБ соответствует уменьшению мощности наполовину, а усиление на 3 дБ соответствует удвоению уровня мощности. 

Изменение мощности в децибелах и отношение мощностей связаны формулой:

\(dB = 10 \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

Предполагая, что нагрузка R_вх для P_вх такая же, как и резистор R_вых для P_вых (R_вх = R_вых), значения в децибелах могут быть получены из отношений напряжений (U_вх/U_вых) и токов (I_вх/I_вых):

\(P_{вых} = U_{вых} I_{вых} = U_{вых}^2 / R = I_{вых}^2 R\)

\(P_{вх} = U_{вх} I_{вх} = V_{вх}^2 / R = I_{вх}^2 R\)

\(dB= 10 \, \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10\, \log_{10}(U_{вх}^2 / U_{вых}^2) = 20 \, \log_{10}(U_{вх}/U_{вых})\)

\(dB = 10 \, \log_{10}(P_{вх} / P_{вых} ) = 10 \, \log_{10}(I_{вх}^2 / I_{вых}^2 ) = 20\, \log_{10}(I_{вх} /I_{вых} )\)

Наиболее часто используются две формулы для децибелов:

\(dB = 10 \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

и

\(dB = 20 \log_{10} (U_{вх}/U_{вых})\)

Пример

Мощность на входе аттенюатора 10 ватт, мощность на выходе 1 ватт. Найти ослабление в децибелах.

\(dB= 10 \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10 \log_{10} (10 /1) = 10 \log_{10} (10) = 10 (1) = 10\, дБ\)

Пример

Найти коэффициент ослабления напряжения (K=(U_вх/U_вых)) для аттенюатора 10 дБ.

\(dB = 10= 20 \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10/20= \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10^{10/20}= 10^{\log_{10}(U_{вх} / U_{вых})}\)

\(3.16 = (U_{вх} / U_{вых} ) = A_{U(раз)}\)

Пример

Мощность на входе аттенюатора 100 милливатт, мощность на выходе 1 милливатт. Найти ослабление в дБ.

\(dB = 10 \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10 \log_{10} (100 /1) = 10 \log_{10} (100) = 10 (2) = 20\, дБ\)

Пример

Найти коэффициент ослабления напряжения (K=(U_вх/U_вых)) для аттенюатора 20 дБ.

\(dB=20= 20 \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10^{20/20}= 10^{\log_{10}(U_{вх} / U_{вых})}\)

\(10 = (U_{вх} / U_{вых} ) = K\)

11.1. Определение и назначение оптических аттенюаторов

Аттенюаторы представляют собой пассивные элементы, которые применяются для уменьшения оптической мощности, падающей на фотодетектор, во избежание насыщения приемника и для уравновешивания уровней оптической мощности в пассивных волоконно-оптических сетях. Такая необходимость может возникнуть как при передачи цифрового, так и аналогового сигнала. При цифровой передаче большой уровень способен привести к насыщению приемного оптоэлектронного модуля. При передаче аналогового сигнала черезмерно высокий уровень приводит к нелинейным искажениям.

Аттенюаторы находят широкое применение на магистральных, внутризоновых, распределительных и внутриобъектовых волоконно-оптических сетях. Как правило аттенюаторы устанавливают перед приемником на аппаратурной или оконечной стойке. Главным образом их размещают на станциях, но иногда в линейных шкафах.

Они находят также применение при стрессовом тестировании аппаратуры ВОСП. Известно, что проектирование аппаратуры ВОСП обязательно включает в себя расчет энергетического бюджета оптического сигнала в ВОСП. Реальное значение энергетического бюджета оптического сигнала, полученное в ходе приемосдаточных испытаний, включается в паспорт ВОСП. В связи с тем, что расчетное значение, как правило, имеет запас по мощности по сравнению с реальным значением, возникает вопрос оценки потенциального запаса по мощности в ВОСП. Значение величины этого запаса может быть использовано для анализа влияния различных условий эксплуатации: например, каково предельное значение затухания заданного узла ВОСП, при котором система будет еще работать?

Для анализа этого запаса по мощности используются принципы стрессового тестирования, то есть имитации плохих условий функционирования ВОСП. Для имитации плохого качества ВОСП используются оптические аттенюаторы. Измерения могут сопровождаться анализом цифрового канала связи по параметру ошибки (BER) в зависимости от уровня сигнала в линии. Схема такого измерения представлена на  рисунке 11.1.

Согласно схеме в линию передачи включается оптический аттенюатор, который вносит дополнительное затухание в ВОСП. При этом измеряется зависимость параметра ошибки BER от уровня вносимого затухания. Предельное значение вносимого затухания, при котором аппаратура ВОСП функционирует согласно техническим условиям, определяет запас по мощности в ВОСП .

Рисунок 11.1 – Схема стрессового тестирования ВОСП

Необходимость применения оптических аттенюаторов возникает также в системах плотного многоволнового мультиплексирования, когда один канал оказывает влияние на другие из-за нелинейных эффектов в передающем световоде. При этом уровни мощности различных канальных сигналов часто значительно отличаются друг от друга. Причиной этого могут быть различия уровней мощности на выходе передатчика, различные расстояния передачи, а также зависимость параметров оптических компонентов и модулей от длинны волны.

По принципу действия аттенюаторы бывают фиксированные и переменные.

Описание

Аттенюатор мощности может быть либо чисто резистивным, либо в основном резистивным и частично реактивным . Первоначальный аттенюатор мощности гитарного усилителя, Altair Attenuator, был в основном резистивным, в нем использовался поворотный переключатель для выбора ответвлений на катушке тостера с обмотками с низкой индуктивностью. В другой ранней модели, которую компания Active Guitar Electronics называла просто «Power Attenuator», использовались реостаты с бесступенчатой ​​регулировкой мощности . Другие модели, такие как Marshall Power Brake, добавляют некоторую электрическую индуктивность или емкость к электрической нагрузке (включая вентиляторы , лампочки и катушки). Ведутся споры о том, лучше ли реактивные аттенюаторы сохраняют тон гитарного усилителя.

Аттенюатор мощности гитарного усилителя может также иметь выходное гнездо линейного уровня для отправки сигнала с обработкой искажений через цепочку эффектов на записывающую консоль или с целью повторного усиления сигнала через усилитель большего или меньшего размера.

Если усилитель рассчитан на обычное использование полной мощности, аттенюатор не увеличивает и не снижает вероятность повреждения усилителя. Первым гитарным усилителем, который включал в себя аттенюатор мощности, был усилитель Джима Келли , который поставлялся с собственным аттенюатором типа L-pad. Некоторые производимые аттенюаторы — это Scholz Power Soak, Marshall Power Brake, , Weber MASS, Audiostorm HotBox и ARACOM.

Цепи аттенюатора

Схема несимметричного аттенюатора π-типа

Схема симметричного аттенюатора π-типа

Схема несимметричного аттенюатора Т-типа

Схема симметричного аттенюатора Т-типа

Основные схемы , используемые в аттенюаторах являются пи колодка (π-типа) и T колодки . Может потребоваться, чтобы они были сбалансированными или несбалансированными сетями в зависимости от того, является ли геометрия линии, с которой они будут использоваться, сбалансированной или несбалансированной. Например, аттенюаторы, используемые с коаксиальными линиями, должны быть несбалансированной формы, в то время как аттенюаторы для использования с витой парой должны быть сбалансированной формы.

На рисунках слева представлены четыре принципиальные схемы аттенюатора. Поскольку схема аттенюатора состоит исключительно из пассивных резисторных элементов, она является как линейной, так и обратной . Если схема также сделана симметричной (это обычно так, поскольку обычно требуется, чтобы входное и выходное сопротивление Z ₁ и Z ₂ были равны), то входные и выходные порты не различаются, но по соглашению левый и правый стороны схемы называются входом и выходом соответственно.

Доступны различные таблицы и калькуляторы, которые позволяют определить соответствующие значения резисторов для достижения конкретных значений потерь. Один из первых был опубликован NAB в 1960 году для потерь от 1/2 до 40 дБ для использования в цепях с сопротивлением 600 Ом.

FOCC Фиксированное волокно-аттенюатор

FOCC предлагает широкий спектр одномодового оптоволоконного оптического аттенюатора с фиксированной вилкой с дополнительным значением ослабления от 1 дБ до 30 дБ. Они используются непосредственно на оптоволоконных разъемах и обеспечивают фиксированный уровень оптического затухания. Наш фиксированный оптоволоконный аттенюатор имеет низкие обратные потери и работает в диапазоне длин волн 1310 нм и 1550 нм. Доступны оптоволоконные разъемы типа LC и SC с полировкой UPC или APC, а также аттенюаторы типов ST и FC.

Предыдущая статья: Какой оптоволоконный распределительный кабель подходит для вашего приложения?

Следующая статья: Как много вы знаете о PLC Splitter?

Классификация

Несмотря на кажущуюся простоту, характеристики аттенюаторов принято делить на несколько категорий. Специалисты выделяют список основных параметров:

• Мощность и напряжение.
• Общее количество выходных уровней.
• Диапазон частот.
• Используется множество предметов.

В зависимости от уровня подаваемого напряжения современные аттенюаторы выпускаются высокого и низкого напряжения. Диапазон рабочих частот изделий варьируется от световых сигналов до постоянного тока. Поскольку аттенюаторы используются специалистами в довольно широком диапазоне рабочих напряжений, элементная база простирается от обычных резисторов, катушек и конденсаторов до оптоволоконных устройств и устройств СВЧ.

Согласование

Кроме соотношения номиналов резисторов  R1 и R2 (напомню, соотношение определяет затухание), мы должны учитывать и абсолютные значения этих резисторов. По каким критериям?

Со стороны входа аттенюатора мы должны принимать во внимание выходной импеданс источника сигнала, а со стороны выхода — входное сопротивление усилителя. Для примера рассмотрим учёт входного сопротивления усилителя

Обратимся к высокочастотной технике. Здесь всегда пытаются обеспечить передачу максимальной мощности сигнала. Согласитесь, неплохая идея? Для этого необходимо, чтобы входное сопротивление аттенюатора было равно выходному импедансу источника сигнала.

В аудиотехнике практикуется совсем другой подход. Здесь стараются как можно меньше нагружать источник сигнала (т.е. входное сопротивление последующих компонентов делают как можно больше) иначе при перегрузках ограничение сигнала будет частотно-зависимым. То есть нарушается линейность источника сигнала, что в Hi-Fi и уж тем более в Hi-End  системах недопустимо! Вдобавок сильное ослабление сигнала может привести к росту уровня шумов.

Учитывая вышесказанное, сопротивление нагрузки стоит выбирать минимум в 10 раз выше выходного сопротивления источника сигнала. Это проиллюстрировано на рисунке:

Выходное сопротивление большинства источников сигнала находится в диапазоне от одной до нескольких сотен Ом. Если мы обеспечим сумму сопротивлений R1 и R2 в интервале от 10 кОм до 20 кОм, то таким образом наш аттенюатор будет вполне безопасной нагрузкой для источника сигнала. Кстати, это было учтено при расчете значения резисторов приведенной выше таблице.

Входной импеданс усилителя чаще всего составляет порядка 47 кОм. Это сопротивление получается включено параллельно сопротивлению R2 нашего аттенюатора, и, конечно, влияет на его коэффициент деления. На практике, однако, полученные отклонения не так серьёзны. Например, если посчитать точно, то при расчётном затухании ненагруженного аттенюатора в -9,9 дБ, подключенный к усилителю с входным сопротивлением 47 кОм и источнику с выходным импедансом в 600 Ом, такой аттенюатор даст ослабление в -10.8 дБ. Как видим, разница весьма незначительная.

Проблемы.

Первая проблема заключается в существенных различиях выходного уровня современных источников сигнала и чувствительности входов компонентов 80-х и 70-х годов.

Вторая проблема вытекает из первой — из-за высокой чувствительности (по современным меркам) входов «раритетных» аппаратов существует (и весьма серьёзный) риск перегрузки усилителя мощности.

Если посмотреть на характеристики старой аппаратуры, то мы увидим, что относительно стандартной чувствительностью для линейных входов, входов  для CD-проигрывателя и тюнера является уровень 200 мВ. Причём больше всего вариаций встречается для входа тюнера, где чувствительность порой достигает 100-150мВ. Причины такого разнообразия неясны, да и неважны.

Гораздо более важным является тот факт, что «старомодный» уровень 200 мВ абсолютно не соответствует современному стандарту на выходные уровни CD, DVD и MD проигрывателей. Все без исключения эти устройства обеспечивают максимальное напряжение  на выходе в 2В! Это в десять раз выше, чем входная чувствительность старых аппаратов.

Конечно, надо учесть, что в среднем уровень записи CD-дисков на 12 дБ ниже максимума. Следовательно средний уровень выходного сигнала составляет только 500 мВ. И ситуация кажется уже не такой катастрофичной. Но это опасная иллюзия, так как на правильно записанном компакт-диске пиковые уровни сигнала могут достигать 2 Вольт. И если ваш усилитель способен развить полную мощность уже при 200 мВ на входе, то такие пики сигнала вызовут сильнейшую перегрузку усилителя с весьма нежелательными, а порой и непредсказуемыми последствиями.

Основные типы

Производители привыкли использовать специальную расшифровку чисел, чтобы можно было быстро определить назначение аттенюаторов:

• Продукты, поглощающие энергию.
• Поляризационный.
• Калибровочное оборудование и эталонные устройства.
• Аттенюаторы с электронным управлением.
• Предельные модели.
• Агрегаты на основе дискретных радиоэлементов.

Поверочная и эталонная продукция активно используется специалистами для качественной метрологической оценки действующих аттенюаторов. Ограниченные модели предотвращают прохождение сигналов ниже заданной частоты через волноводную систему.

Практически все агрегаты, кроме стационарных, легко управляются с помощью различных электронных схем, неоднократно проверенных в лабораторных условиях. Такие изделия просто незаменимы в тех случаях, когда ручная регулировка по каким-либо причинам остается недоступной.

Регулируемые аттенюаторы

На коэффициент ослабления и КСВ влияет номинал всех элементов входящих в состав аттенюатора, поэтому создавать устройства на резисторах с плавным регулированием параметров сложно. Меняя ослабление, надо подстраивать и КСВ и наоборот. Такие задачи можно решить, применяя усилители с коэффициентом усиления меньше 1.

Подобные устройства строят на транзисторах или ОУ, но возникает проблема линейности. Нелегко создать усилитель, не искажающий форму сигнала в широком диапазоне частот. Гораздо шире применяется ступенчатое регулирование – аттенюаторы включаются последовательно, их ослабление складывается. Те цепи, что необходимо – шунтируются (контактами реле и т.п). Так набирается нужный коэффициент ослабления без изменения волнового сопротивления.

Ступенчатый аттенюатор

Есть конструкции устройств для ослабления сигнала с плавной регулировкой, построенные на широкополосных трансформаторах (ШПТ). Они применяются в любительской связной технике в тех случаях, когда требования к согласованию входа и выхода невысоки.

Аттенюатор на ШПТ с плавной настройкой.

Плавная настройка аттенюаторов, построенных на волноводах, достигается изменением геометрических размеров. Оптические аттенюаторы также выпускаются с плавной регулировкой затухания, но такие приборы имеют достаточно сложную конструкцию, так как содержат систему линз, оптических фильтров и т.д.

Аттенюаторы — FM адаптеры

Аттенюаторы — FM адаптеры
используются в измерительной и телекоммуникационной аппаратуре для
оперативного снижения уровня сигнала.
Фиксированные аттенюаторы — FM
адаптеры имеют внешний вид и габаритные размеры стандартных FM-адаптеров.
Величина затухания
обеспечивается наличием воздушного зазора.

Величины затухания при
использовании аттенюатора — FM адаптерав линии (включение в фотоприемник через соединительный шнур):5; 10; 15 дБ для многомодовых применений5; 10; 15; 20 дБ для одномодовых примененийИнформация для заказа
FM — аттенюатор XX-YY-Z-NN dB
XX — тип розетки
YY — тип коннектора
Z — тип волокна (А — SM, В — ММ (50), С — ММ (62,5))
NN — величина затухания
Внимание! При установке
аттенюатора — FM адаптера непосредственно в розетку
фотоприемника из-за неполного выхода оболочечных мод величина затухания в дБ
снижается в 2.5…3 раза

Классификация и разновидности

Специалисты выделяют несколько ключевых характеристик, позволяющих разделить устройства на несколько типов. Вот самые распространенные параметры:

• Напряжение и мощность аттенюатора.
• Частотный диапазон.
• Разновидность применяемых в конструкции элементов.
• Итоговое количество уровней выходного сигнала.

По уровню напряжения выделяют низковольтные и высоковольтные устройства. По рабочему частотному диапазону от постоянного тока до светового сигнала. Разновидности использованных элементов очень разнятся: от простых по конструкции катушек, конденсаторов и резисторов до более сложных оптоволоконных приборов или СВЧ.

В процессе эксплуатации важно регулярно проводить поверку аттенюаторов, ведь только полностью исправный прибор защитит приемник от серьезных перегрузок. В ассортименте специализированных магазинов можно встретить специальные универсальные устройства, у которых предусмотрен фиксированный показатель затухания

Не меньшей популярностью пользуются и регулируемые аналоги, где пользователь выставляет рабочие параметры самостоятельно.

• Ключевой элемент конструкции аттенюатора с фиксированным показателем затухания воздушный зазор, легированный светодиод или стеклянный фильтр. Опытный специалист легко сделает специальные изгиб для оптического светодиода передающего кабеля. Такая разновидность чаще всего монтируется в корпуса розеток.
• Аттенюаторы с регулируемым затуханием применяются для корректной работы измерительного оборудования. Установить необходимые параметры можно двумя способами: внесением механических поправок в воздушный зазор или воздействием только на ту часть кабеля, которая отвечает за передачу сигнала.

Для удобства производители используют маркировки, позволяющие быстро классифицировать используемое устройство. Вот несколько популярных категорий:

• Модели, принцип работы которых основан на дискретных радиоэлементах.
• Эталонные устройства и поверочные установки.
• Аттенюаторы с поглощением энергии.
• Поляризационные модели.
• Устройства, управляемые в электронном режиме.
• Предельные устройства.

Важно! Эталонные и поверочные модели нашли применение в работе экспертов, которые отвечают за проведение метрологической оценки используемых на практике аттенюаторов. Предельные устройства защищают от прохождения через систему сигналов, у которых частота ниже допустимого предела

Про самодельные аттенюаторы

Пополнен технический раздел, тема об аттенюаторах. Аттенюа́тор — это устройство, предназначенное для ослабления электрических или электромагнитных колебаний. Его можно использовать как средство измерения для плавного, ступенчатого или фиксированного ослабления сигнала.

Аттенюатор с коммутацией

В любой точке выхода такой модели аттенюатора внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки RL. Номиналы элементов, указанные на схеме, соответствуют аттенюации в соотношении А = 10 и RL = 50 Ом.

W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253

Лестничный аттенюатор

Восемь двойных переключателей этого устройства позволяют осуществлять комбинации ослабления до 81 дБ. Входные импедансы входа и выхода остаются постоянными, равными 50 Ом.

H.-P. Rust, Funkamateur, Berlin, No. 7/97, p. 802

Компенсированный аттенюатор

Оно должно быть таким же для ёмкостных сопротивлений соответствующих конденсаторов. Конденсатор С1 можно заменить ёмкостью между контактами коммутатора, если конденсаторы С2, С3 переменные.

В случае применения этой схемы в осциллографе подстройка производится до получения оптимальной формы прямоугольного сигнала.

Аттенюаторы с П и Т-образными ячейками

W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253

Входные и выходные импедансы аттенюатора могут быть разными. Значение А (фактор аттенюации по мощности) должно быть достаточно высоким. В противном случае можно получить отрицательные результаты.

Аттенюаторы на PIN-диодах BAR-60 и BAR-61

Эти устройства могут быть использованы для работы на частоте от 10 МГц и выше. При частоте 100 МГц сопротивление проводимости уменьшается с 2,8 кОм для прямого тока 10 мкА до 7 Ом для 10 мА. Присоединение в случае модуля BAR 61 (см. рис.) транзистора n-р-n позволяет получить повышенные прямые токи через диоды.

Аттенюатор с полевыми транзисторами

При наличии на затворе напряжений, отрицательных по отношению к источникам, аттенюатор может ослаблять сигнал до 60 и даже до 70 дБ, если пропустить ток 1 мА в цепь затвора. Входная амплитуда может достигать нескольких вольт при условии, что аттенюация минимальна.

11.2. Фиксированные оптические аттенюаторы

Фиксированные аттенюаторы имеют установленное изготовителем значение затухания, величина которого составляет 0, 5, 10, 15 или 20 дБ. Отличительной особенностью данных аттенюаторов является то, что вносимое ими затухание осуществляется либо  воздушным зазором, либо специальным поглощающим фильтром,  что позволяет значительно снизить обратное френелевское отражение. Дальнейшее уменьшение отражений достигается использованием скошенного под углом 8 наконечника в сочетании с FC/APC или SC/APC соединителем.

Фиксированный аттенюатор может быть также выполнен в виде сварного соединения с радиальным смещением оптических волокон, а также путем изгиба световода передающего тракта.

Аттенюаторы, используемые в системах передачи, в основном отличаются типом исполнения и выполняются в виде: аттенюатора-шнура, оконцованного стандартными ST, SC или FC соединителями, аттенюаторы-розетки, различного вида фланца и аттенюатора-FM розетки, устанавливаемой между стандартной переходной розеткой и оптическим соединителем.

Аттенюатор Т-типа

Аттенюаторы Т и П типа подключаются к комплексным сопротивлениям Z источника и Z нагрузки. Z со стрелкой, направленной от аттенюатора, на рисунке ниже означает импеданс аттенюатора. Z со стрелкой, направленной на аттенюатор, означает, что к аттенюатору с сопротивлением Z подключается устройство с сопротивлением Z, в нашем случае Z = 50 Ом. Данное сопротивление постоянно (50 Ом) по отношению к ослаблению – при изменении ослабления импеданс не меняется.

В таблицах ниже приведены списки номиналов резисторов для аттенюаторов Т и П типа при одинаковых импедансах источника и нагрузки, равных 50 Ом, обычно используемых при работе на радиочастотах.

Телефонное оборудование и другая звуковая техника часто требует использования 600 Ом. Умножьте все значения R на отношение (600/50), чтобы аттенюатор соответствовал требованиям 600-омной техники. Умножение на 75/50 преобразует таблицу значений для соответствия 75-омным источнику и нагрузке.

dB – ослабление в децибелах

Z – импеданс источника/нагрузки (активное сопротивление)

K > 1

\[K = \frac{U_{вх}}{U_{вых}} = 10^{dB/20}\]

\

\

Величину ослабления принято указывать в дБ (децибелах). Хотя нам нужен и коэффициент отношения напряжений (или токов), чтобы найти значения резисторов из формул. Посмотрите на формулу выше с возведением числа 10 в степень dB/20 для вычисления отношения напряжений K из децибелов.

Т-тип (и приведенный ниже П-тип) – это наиболее часто используемые типы аттенюаторов, так как они двунаправлены. То есть, вход и выход аттенюатора можно поменять местами, и его импеданс всё так же будет соответствовать импедансам источника и нагрузки, и он так же будет обеспечивать точно такое же затухание.

Отключив источник и взглянув на аттенюатор со стороны входа в точке U_вх, мы должны увидеть ряд последовательных и параллельных соединений R1, R2, R1 и Z, образующих эквивалентное сопротивление Z_вх, такое же, как и импеданс Z источника/нагрузки (нагрузка Z всё еще подключена к выходу):

\(Z_{вх} = R_1 + (R_2 ||(R_1 + Z))\)

Например, подставим в формулу значения R1 и R2 для 50-омного аттенюатора 10 дБ, как показано на рисунке ниже. 

\(Z_{вх} = 25.97 + (35.14 ||(25.97 + 50))\)

\(Z_{вх} = 25.97 + (35.14 || 75.97 )\)

\(Z_{вх} = 25.97 + 24.03 = 50\)

Это показывает нам, что мы увидим 50 Ом при взгляде на аттенюатор со стороны входа (рисунок ниже) при нагрузке 50 Ом.

Вернув источник сигнала, отключив нагрузку Z в точке U_вых и взглянув на аттенюатор со стороны выхода, мы должны получить такую же формулу, что и выше, для импеданса в точке U_вых, благодаря симметрии. 

Аттенюатор 10 дБ с входным/выходным сопротивлением Z = 50 Ом.

Объяснение

Музыканты, играющие через ламповые гитарные усилители, иногда хотят вызвать искажения , перегружая выходной каскад усилителя. В таких условиях мощность усилителя близка к максимальной или достигает максимальной. Результирующий уровень громкости не подходит для многих условий игры. Уменьшая мощность, подаваемую на динамик, аттенюатор мощности уменьшает громкость без изменения качества звука.

Наиболее распространенный подход к ослаблению мощности — это поглотитель мощности , который поглощает часть мощности и рассеивает ее в виде тепла. Это устройство соединяет выход усилителя и гитарный динамик. Типичной схемой аттенюатора является L-образная площадка . Регулируемая контактная площадка L представляет собой схему делителя мощности, которая обеспечивает регулируемый уровень мощности для динамика при поддержании постоянного импеданса нагрузки на усилителе.

Другой подход использует вариакционную схему или схему масштабирования мощности, которая снижает напряжение питания B +, доступное для силовых ламп, тем самым создавая искажения силовой лампы на пониженном уровне, в то время как вся доступная выходная мощность по-прежнему идет на гитарный динамик. Метод Variac несет в себе риск того, что напряжение на лампах может повредить или катод, если его использование выходит за рамки спецификаций производителя. В схеме масштабирования мощности, уменьшая только напряжение пластины B +, катодное смещение и напряжение экранной сетки пропорционально уменьшаются, в то время как напряжение накала остается постоянным. Однако термин аттенюатор мощности может быть неправильным для этого типа управления мощностью, потому что снижение напряжения B + имеет тенденцию к увеличению искажений, тогда как по соглашению аттенюатор не должен вносить искажения.

Демпфирование мощности — это метод управления уровнем выходного сигнала, в котором задействованы фазоинвертор и потенциометр. Потенциометр позволяет музыканту перегрузить его при пониженной мощности, аналогично регулировке основной громкости после фазоинвертора (PPIMV).

Что такое аттенюатор и как он работает

Аттенюатором называется устройство для преднамеренного и нормированного уменьшения амплитуды или мощности входного сигнала без искажения его формы.

Принцип работы аттенюаторов, применяемых в радиочастотном диапазоне – делитель напряжения на резисторах или конденсаторах. Входной сигнал распределяется между резисторами пропорционально сопротивлениям. Самое простое решение – делитель из двух резисторов. Такой аттенюатор называется Г-образным (в зарубежной технической литературе – L-образным). Входом и выходом может служить любая сторона этого несимметричного по схеме устройства. Особенность Г-аттенюатора – низкий уровень потерь при согласовании входа и выхода.

Г-образный аттенюатор

Похожие записи:

Сколько ампер в розетке 220в: способы определения силы тока Способы крепления кабеля к стене Сколько ампер в автомобильном аккумуляторе Советы бывалого релейщика Какой автомат узо поставить на стиральную машину Лампочка выпала из цоколя, как выкрутить патрон?