Atenuator

Apa itu Attenuator?

Atenuator adalah perangkat pasif. Lebih mudah untuk mendiskusikannya bersama dengan desibel. Atenuator melemah atau atenuasi output tingkat tinggi dari generator sinyal, misalnya, untuk memberikan sinyal tingkat yang lebih rendah untuk sesuatu seperti input antena penerima radio yang sensitif. (gambar di bawah) Atenuator dapat dibangun ke dalam generator sinyal, atau menjadi perangkat yang berdiri sendiri. Itu bisa memberikan jumlah redaman yang tetap atau dapat disesuaikan. Bagian attenuator juga dapat menyediakan isolasi antara sumber dan beban yang merepotkan.

Atenuator impedansi konstan dicocokkan dengan impedansi sumber ZI dan impedansi beban ZO. Untuk peralatan frekuensi radio Z adalah 50 .

Dalam kasus atenuasi yang berdiri sendiri, itu harus ditempatkan secara seri antara sumber sinyal dan beban dengan membuka jalur sinyal seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Selain itu, harus cocok dengan kedua impedansi sumber Z Saya dan impedansi beban Z O , sambil memberikan sejumlah redaman tertentu. Pada bagian ini kita hanya akan mempertimbangkan kasus khusus, dan paling umum, di mana impedansi sumber dan beban adalah sama. Tidak dipertimbangkan dalam bagian ini, impedansi sumber dan beban yang tidak sama dapat dicocokkan dengan bagian atenuasi. Namun, formulasinya lebih kompleks.

Bagian T dan bagian attenuator adalah bentuk umum.

Konfigurasi umum adalah T dan Π jaringan yang ditunjukkan pada gambar di atas. Beberapa bagian attenuator dapat diturunkan ketika sinyal yang lebih lemah diperlukan seperti pada gambar di bawah ini.

Penggunaan Desibel untuk Atenuator

Rasio tegangan, seperti yang digunakan dalam desain attenuator sering dinyatakan dalam desibel. Rasio tegangan harus diturunkan dari redaman dalam desibel. Rasio daya yang dinyatakan sebagai desibel adalah aditif. Misalnya, redaman 10 dB diikuti oleh redaman 6 dB menghasilkan redaman 16dB secara keseluruhan.

10 dB + 6 db =16 dB

Mengubah tingkat suara terlihat secara kasar sebanding dengan logaritma rasio daya (PI / PO).

tingkat suara =log10(PI / PO)

Perubahan 1 dB di tingkat suara hampir tidak terlihat oleh pendengar, sedangkan 2 db mudah terlihat. Sebuah redaman 3dB sesuai dengan memotong daya setengah, sedangkan keuntungan dari 3 db sesuai dengan dua kali lipat dari tingkat daya. Penguatan sebesar -3 dB sama dengan redaman sebesar +3 dB, sesuai dengan setengah tingkat daya asli.

Perubahan daya dalam desibel dalam hal rasio daya adalah:

dB =10 log10(PI / PO)

Dengan asumsi bahwa beban RI pada PI sama dengan beban resistor RO pada PO(RI =RO), desibel dapat diturunkan dari rasio tegangan (VI / VO) atau rasio arus (II / IO):

PO =VO IO =VO2 / R =IO2 R PI =VI 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)

Persamaan Desibel

Dua bentuk persamaan desibel yang paling sering digunakan adalah:

dB =10 log10(PI / PO) atau dB =20 log10(VI / VO)

Kami akan menggunakan bentuk yang terakhir, karena kami membutuhkan rasio tegangan. Sekali lagi, bentuk persamaan rasio tegangan hanya berlaku di mana dua resistor yang sesuai adalah sama. Artinya, resistansi sumber dan beban harus sama.

Contoh menggunakan Persamaan Desibel

Contoh: Daya yang masuk ke attenuator sebesar 10 Watt, daya yang keluar sebesar 1 Watt. Temukan redaman dalam dB.

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

Contoh: Temukan rasio atenuasi tegangan (K=(VI / VO)) untuk atenuasi 10 dB.

dB =10=20 log10(VI / VO) 10/20 =log10(VI / VO) 1010/20 =10log10(VI / VO) 3,16 =(VI / VO) =​​AP(rasio)

Contoh: Daya yang masuk ke attenuator adalah 100 miliwatt, daya yang keluar adalah 1 miliwatt. Temukan redaman dalam dB.

dB =10 log10(PI / PO) =10 log10 (100/1) =10 log10 (100) =10 (2) =20 dB

Contoh: Temukan rasio atenuasi tegangan (K=(VI / VO)) untuk atenuasi 20 dB.

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

Atenuator bagian-T

Atenuator T dan harus terhubung ke Z sumber dan Z impedansi beban. Z -(panah) menunjuk menjauh dari attenuator pada gambar di bawah ini menunjukkan hal ini. Z -(panah) menunjuk ke arah atenuasi menunjukkan bahwa impedansi terlihat melihat ke atenuasi dengan beban Z di ujung yang berlawanan adalah Z, Z=50 untuk kasus kami. Impedansi ini adalah konstan (50 ) sehubungan dengan redaman– impedansi tidak berubah ketika redaman diubah.

Tabel pada gambar di bawah mencantumkan nilai resistor untuk T dan Π attenuator agar sesuai dengan sumber/ beban 50 , seperti persyaratan biasa dalam pekerjaan frekuensi radio.

Utilitas telepon dan pekerjaan audio lainnya sering kali memerlukan pencocokan hingga 600 . Kalikan semua R nilai dengan rasio (600/50) untuk mengoreksi pencocokan 600 . Mengalikan dengan 75/50 akan mengonversi nilai tabel agar sesuai dengan sumber dan beban 75 .

Rumus untuk resistor atenuasi penampang-T, diberikan K, rasio atenuasi tegangan, dan ZI =ZO =50 .

Jumlah redaman biasanya ditentukan dalam dB (desibel). Padahal, kita membutuhkan rasio tegangan (atau arus) K untuk menemukan nilai resistor dari persamaan. Lihat dB/20 istilah dalam kekuatan 10 istilah untuk menghitung rasio tegangan K dari dB, di atas.

T (dan di bawah Π ) konfigurasi paling sering digunakan karena menyediakan pencocokan dua arah. Artinya, input dan output atenuasi dapat ditukar ujung ke ujung dan tetap cocok dengan impedansi sumber dan beban sambil memasok atenuasi yang sama.

Putuskan sambungan sumber dan lihat ke kanan di V Saya , kita perlu melihat kombinasi seri paralel R 1 , B 2 , B 1 , dan Z tampak seperti resistensi setara Z MASUK , sama dengan impedansi sumber/beban Z:(beban Z terhubung ke output.)

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

Misalnya, gantikan nilai 10 dB dari tabel atenuasi 50 untuk R 1 dan R 2 seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

ZIN =25,97 + (35,14 ||(25,97 + 50)) ZIN =25,97 + (35,14 || 75,97 ) ZIN =25,97 + 24,03 =50

Ini menunjukkan kepada kita bahwa kita melihat 50 melihat langsung ke contoh attenuator (gambar di bawah) dengan beban 50 .

Mengganti generator sumber, memutuskan beban Z di V O , dan melihat ke kiri, akan memberikan persamaan yang sama seperti di atas untuk impedansi di V O , karena simetri. Selain itu, ketiga resistor harus merupakan nilai yang memasok redaman yang diperlukan dari input ke output. Hal ini dicapai dengan persamaan untuk R 1 dan R 2 di atas seperti yang diterapkan pada T -attenuator di bawah.

Atenuator bagian PI

Tabel pada gambar di bawah mencantumkan nilai resistor untuk Π attenuator yang cocok dengan sumber/beban 50 pada beberapa tingkat redaman umum. Resistor yang sesuai dengan level redaman lainnya dapat dihitung dari persamaan.

Rumus untuk resistor atenuasi penampang , diberikan K, rasio atenuasi tegangan, dan ZI =ZO =50 .

Hal di atas berlaku untuk -attenuator di bawah.

Berapa nilai resistor yang diperlukan untuk Π attenuator untuk redaman 10 dB yang cocok dengan sumber dan beban 50 ?

Contoh attenuator bagian 10 dB untuk mencocokkan sumber dan beban 50 .

10 dB sesuai dengan rasio atenuasi tegangan K=3,16 di sebelah baris terakhir tabel di atas. Transfer nilai resistor pada baris tersebut ke resistor pada diagram skema pada gambar di atas.

Atenuator bagian-L

Tabel pada gambar di bawah mencantumkan nilai resistor untuk L attenuator untuk mencocokkan sumber/beban 50 . Tabel pada gambar di bawah ini juga mencantumkan nilai resistor untuk bentuk alternatif. Perhatikan bahwa nilai resistor tidak sama.

Tabel atenuasi bagian-L untuk sumber 50 dan impedansi beban.

Hal di atas berlaku untuk L attenuator di bawah.

Tabel attenuator bagian L bentuk alternatif untuk impedansi sumber dan beban 50 .

Atenuator T Terjembatani

Tabel pada gambar di bawah mencantumkan nilai resistor untuk T . yang dijembatani attenuator untuk mencocokkan sumber dan beban 50 . Atenuator bridged-T tidak sering digunakan. Mengapa tidak?

Rumus dan tabel singkatan untuk bagian atenuasi bridged-T, Z =50 .

Bagian bertingkat

Bagian attenuator dapat diturunkan seperti pada gambar di bawah ini untuk redaman yang lebih banyak daripada yang tersedia dari satu bagian. Misalnya dua atenuasi 10 db dapat diturunkan untuk memberikan redaman 20 dB, nilai dB menjadi aditif. Rasio redaman tegangan K atau V Saya /V O untuk bagian attenuator 10 dB adalah 3,16. Rasio redaman tegangan untuk dua bagian berjenjang adalah produk dari dua K s atau 3.16x3.16=10 untuk dua bagian bertingkat.

Bagian atenuasi bertingkat:redaman dB bersifat aditif.

Atenuasi variabel dapat diberikan dalam langkah-langkah diskrit oleh attenuator yang diaktifkan. Contoh pada gambar di bawah ini, yang ditunjukkan pada posisi 0 dB, mampu melakukan redaman 0 hingga 7 dB dengan switching aditif dari tidak satu pun, satu atau lebih bagian.

Switched attenuator:redaman adalah variabel dalam langkah-langkah diskrit.

Attenuator multi bagian tipikal memiliki lebih banyak bagian daripada yang ditunjukkan gambar di atas. Penambahan bagian 3 atau 8 dB di atas memungkinkan unit untuk mencakup hingga 10 dB dan seterusnya. Level sinyal yang lebih rendah dicapai dengan penambahan bagian 10 dB dan 20 dB, atau bagian biner ganda 16 dB.

Atenuator RF

Untuk kerja frekuensi radio (RF) (<1000 Mhz), masing-masing bagian harus dipasang di kompartemen berpelindung untuk menggagalkan kopling kapasitif jika level sinyal yang lebih rendah ingin dicapai pada frekuensi tertinggi. Bagian individual dari attenuator yang diaktifkan di bagian sebelumnya dipasang di bagian berpelindung. Tindakan tambahan dapat diambil untuk memperluas rentang frekuensi hingga melebihi 1000 Mhz. Ini melibatkan konstruksi dari elemen resistif tanpa timah berbentuk khusus.

Atenuator penampang-T koaksial yang terdiri dari batang resistif dan piringan resistif ditunjukkan pada gambar di atas. Konstruksi ini dapat digunakan untuk beberapa gigahertz. Versi koaksial akan memiliki satu batang resistif antara dua disk resistif pada saluran koaksial seperti pada gambar di bawah.

Konektor RF, tidak diperlihatkan, dipasang ke ujung attenuator T dan di atas. Konektor memungkinkan attenuator individu untuk mengalir, selain menghubungkan antara sumber dan beban. Misalnya, atenuasi 10 dB dapat ditempatkan di antara sumber sinyal yang bermasalah dan input penganalisis spektrum yang mahal. Meskipun kita mungkin tidak memerlukan redaman, peralatan uji yang mahal dilindungi dari sumbernya dengan melemahkan tegangan lebih apa pun.

Ringkasan:Atenuator

• Sebuah atenuasi mengurangi sinyal input ke level yang lebih rendah.
• Jumlah redaman ditentukan dalam desibel (dB). Nilai desibel adalah tambahan untuk bagian attenuator berjenjang.
• dB dari rasio daya:dB =10 log10(PI / PO)
• dB dari rasio tegangan:dB =20 log10(VI / VO)
• B dan Π bagian attenuator adalah konfigurasi sirkuit yang paling umum.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Pengukuran Desibel