इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स डिझाइन करताना, आपल्याला सामान्यत: अॅम्प्लीफायिंग सिग्नलची समस्या सोडवावी लागते - त्यांचे मोठेपणा किंवा शक्ती वाढवणे. परंतु अशी परिस्थिती असते जेव्हा सिग्नल पातळी, उलटपक्षी, कमकुवत होणे आवश्यक आहे. आणि हे कार्य पहिल्या दृष्टीक्षेपात दिसते तितके सोपे नाही.
सामग्री
एटेन्युएटर म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करते
एटेन्युएटर हे एक साधन आहे जे इनपुट सिग्नलचा आकार प्रभावित न करता मुद्दाम आणि सामान्यपणे मोठेपणा किंवा शक्ती कमी करण्यासाठी वापरले जाते.
आरएफ ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या attenuators चे मूळ तत्व आहे रेझिस्टर किंवा कॅपेसिटरसह व्होल्टेज डिव्हायडर. इनपुट सिग्नल प्रतिरोधकांमध्ये प्रतिरोधकांच्या प्रमाणात वितरीत केले जाते. सर्वात सोपा उपाय म्हणजे दोन प्रतिरोधकांचा विभाजक. अशा अॅटेन्युएटरला एल-आकाराचे अॅटेन्युएटर (परदेशी तांत्रिक साहित्यात एल-आकाराचे) म्हणतात. इनपुट आणि आउटपुट या असममित उपकरणाची कोणतीही बाजू असू शकते. L-आकाराच्या अॅटेन्युएटरचे वैशिष्ट्य म्हणजे इनपुट/आउटपुट जुळणीमध्ये कमी नुकसान.
एटेन्युएटर्सचे प्रकार
सराव मध्ये, एल-एटेन्युएटर वापरला जात नाही - मुख्यतः इनपुट आणि आउटपुट प्रतिबाधा जुळण्यासाठी.सिग्नल्सच्या सामान्यीकृत क्षीणतेसाठी अधिक व्यापकपणे वापरली जाणारी उपकरणे पी-प्रकारची उपकरणे आहेत (परदेशी साहित्यात Pi - लॅटिन अक्षर π पासून) आणि टी-प्रकार. हे तत्त्व आपल्याला समान इनपुट आणि आउटपुट प्रतिबाधासह डिव्हाइसेस तयार करण्यास अनुमती देते (परंतु आवश्यक असल्यास भिन्न असू शकते).
आकृती असममित साधने दर्शवते. त्यांच्यासाठी स्त्रोत आणि लोड असमतोल रेषांसह जोडलेले असणे आवश्यक आहे - कोएक्सियल केबल्स इ. दोन्ही बाजूंनी.
सममितीय रेषांसाठी (ट्विस्टेड जोडी इ.), सममितीय सर्किट्स वापरल्या जातात - ज्यांना काहीवेळा एच- आणि ओ-टाइप एटेन्युएटर म्हणतात, जरी हे फक्त मागील उपकरणांचे भिन्नता आहेत.
एक (दोन) प्रतिरोधक जोडून, टी- (एच-) प्रकारचा एटेन्युएटर ब्रिज प्रकार बनतो.
अॅटेन्युएटर हे औद्योगिकदृष्ट्या कनेक्शनसाठी कनेक्टरसह पूर्ण उपकरण म्हणून उपलब्ध आहेत, परंतु ते सामान्य सर्किटचा भाग म्हणून मुद्रित सर्किट बोर्डवर देखील तयार केले जाऊ शकतात. प्रतिरोधक आणि कॅपेसिटिव्ह अॅटेन्युएटर्सचा एक मोठा फायदा आहे - त्यात नॉनलाइनर घटक नसतात, जे सिग्नल विकृत करत नाहीत आणि स्पेक्ट्रममध्ये नवीन हार्मोनिक्स दिसण्यास आणि विद्यमान गायब होऊ शकत नाहीत.
रेझिस्टिव्ह अॅटेन्युएटर्स व्यतिरिक्त इतर प्रकारचे अॅटेन्युएटर्स आहेत. औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये सामान्यतः वापरले जातात:
- एटेन्युएटर्स मर्यादित आणि ध्रुवीकरण - वेव्हगाइड्सच्या संरचनात्मक गुणधर्मांवर आधारित;
- absorption attenuators - सिग्नल क्षीणन विशेषतः निवडलेल्या सामग्रीद्वारे शक्ती शोषून घेते;
- ऑप्टिकल attenuators;
या प्रकारची उपकरणे मायक्रोवेव्ह तंत्रज्ञान आणि प्रकाश वारंवारता श्रेणीमध्ये वापरली जातात. कमी आणि रेडिओ फ्रिक्वेन्सीवर, प्रतिरोधक आणि कॅपेसिटरवर आधारित अॅटेन्युएटर वापरले जातात.
मूलभूत वैशिष्ट्ये
क्षीणन गुणांक हे मुख्य पॅरामीटर आहे जे ऍटेन्युएटर्सचे गुणधर्म निर्धारित करते. हे डेसिबलमध्ये मोजले जाते.अॅटेन्युएटिंग सर्किटमधून गेल्यानंतर सिग्नलचे मोठेपणा किती वेळा कमी होते हे समजून घेण्यासाठी, तुम्ही डेसिबल ते वेळा गुणांक पुन्हा मोजला पाहिजे. सिग्नलचे मोठेपणा N डेसिबलने कमी करणाऱ्या उपकरणाच्या आउटपुटवर, व्होल्टेज M पट कमी असेल:
M=10(एन/20) (शक्तीसाठी, M=10(एन/10)) .
व्यस्त पुनर्गणना:
N=20⋅लॉग10(M) (शक्ती N=10⋅log साठी10(एम)).
तर, Kosl=-3 dB सह अॅटेन्युएटरसाठी (गुणांक नेहमी ऋणात्मक असतो, कारण मूल्य नेहमीच कमी होत असते) आउटपुट सिग्नलचे मोठेपणा मूळच्या 0.708 असेल. आणि जर आउटपुट मोठेपणा मूळ मोठेपणापेक्षा अर्धा असेल, तर कोसल अंदाजे -6 dB च्या समान आहे.
सूत्रे तुमच्या मनात गणना करणे खूपच क्लिष्ट आहेत, म्हणून ऑनलाइन कॅल्क्युलेटर वापरणे चांगले आहे, ज्यापैकी इंटरनेटवर बरेच आहेत.
समायोज्य उपकरणांसाठी (स्टेप केलेले किंवा गुळगुळीत), सेटिंग मर्यादा निर्दिष्ट केल्या आहेत.
आणखी एक महत्त्वाचा पॅरामीटर म्हणजे इनपुट आणि आउटपुटवरील वेव्ह प्रतिबाधा (प्रतिबाधा) (ते एकसारखे असू शकतात). या प्रतिबाधाशी संबंधित एक वैशिष्ट्य आहे जसे की स्टँडिंग वेव्ह रेशो (SWR), जे बर्याचदा व्यावसायिकरित्या उत्पादित उत्पादनांवर सूचित केले जाते. पूर्णपणे सक्रिय लोडसाठी, हे गुणांक सूत्रानुसार मोजले जाते:
- VSW=ρ/R जर ρ>R, जेथे R हा भार प्रतिबाधा आहे आणि ρ हा रेषा तरंग प्रतिबाधा आहे.
- VSW= R/ρ जर ρ<>
VSW नेहमी 1 पेक्षा मोठे किंवा समान असते. जर R=ρ, सर्व शक्ती लोडमध्ये हस्तांतरित केली जाते. या मूल्यांमध्ये जितके जास्त फरक असेल तितके जास्त नुकसान. तर, VSW=1,2 वर 99% पॉवर लोडपर्यंत पोहोचेल, आणि VSW=3 वर - आधीच 75%. जर तुम्ही 75-ohm attenuator ला 50-ohm केबल (किंवा त्याउलट) कनेक्ट केले तर VSW=1.5 आणि नुकसान 4% होईल.
इतर महत्त्वाच्या वैशिष्ट्यांपैकी आपण उल्लेख केला पाहिजे:
- ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणी;
- कमाल शक्ती.
अचूकतेसारखे पॅरामीटर देखील महत्वाचे आहे - याचा अर्थ नाममात्र पासून क्षीणतेचे स्वीकार्य विचलन. औद्योगिक attenuators साठी, वैशिष्ट्ये केस वर मुद्रित आहेत.
काही प्रकरणांमध्ये, डिव्हाइसची शक्ती महत्त्वपूर्ण आहे. जी ऊर्जा ग्राहकापर्यंत पोहोचत नाही ती अॅटेन्युएटरच्या घटकांवर पसरली जाते, त्यामुळे ओव्हरलोड न करणे महत्वाचे आहे.
विविध डिझाईन्सच्या रेझिस्टिव्ह अॅटेन्युएटर्सच्या मूलभूत वैशिष्ट्यांची गणना करण्यासाठी सूत्रे आहेत, परंतु ते अवजड आहेत आणि लॉगरिदम आहेत. म्हणून, त्यांचा वापर करण्यासाठी आपल्याला कमीतकमी कॅल्क्युलेटरची आवश्यकता आहे. म्हणून, स्वयं-गणनेसाठी विशेष प्रोग्राम (ऑनलाइन प्रोग्रामसह) वापरणे अधिक सोयीचे आहे.
समायोज्य attenuators
क्षीणन गुणांक आणि व्हीएसडब्लू हे ऍटेन्युएटर बनवणार्‍या सर्व घटकांच्या रेटिंगमुळे प्रभावित होतात, त्यामुळे यासह उपकरणे तयार करा प्रतिरोधक सतत समायोज्य पॅरामीटर्ससह कठीण आहे. क्षीणन बदलून, व्हीएसडब्ल्यू समायोजित करणे आवश्यक आहे आणि त्याउलट. 1 पेक्षा कमी वाढीसह अॅम्प्लीफायर वापरून अशा समस्या सोडवल्या जाऊ शकतात.
अशी उपकरणे ट्रान्झिस्टरसह बांधली जातात किंवा OP-AMPSअसे अॅम्प्लीफायर ट्रान्झिस्टर किंवा ऑप-अँपसह बांधले जाऊ शकतात, परंतु रेखीयतेची समस्या उद्भवते. एम्पलीफायर तयार करणे सोपे नाही जे विस्तीर्ण वारंवारता श्रेणीवर सिग्नल आकार विकृत करत नाही. स्टेप कंट्रोल हे अधिक सामान्य आहे - अॅटेन्युएटर मालिकेत जोडलेले असतात आणि त्यांचे क्षीणन एकत्र जोडले जाते. ज्या सर्किट्सना कमी करणे आवश्यक आहे ते बायपास केले जातात (संपर्क रिले इ.). अशा प्रकारे, लहरी प्रतिबाधा न बदलता इच्छित क्षीणन गुणांक प्राप्त केला जातो.
ब्रॉडबँड ट्रान्सफॉर्मर्स (बीपीटी) वर तयार केलेल्या गुळगुळीत समायोजनासह सिग्नल कमी करण्यासाठी उपकरणांच्या डिझाइन आहेत. जेव्हा इनपुट/आउटपुट जुळणी आवश्यकता कमी असते तेव्हा ते हौशी संप्रेषणांमध्ये वापरले जातात.
भौमितिक परिमाणे बदलून वेव्हगाइड एटेन्युएटर्सचे गुळगुळीत ट्यूनिंग साध्य केले जाते. ऑप्टिकल ऍटेन्युएटर देखील क्षीणतेच्या गुळगुळीत ट्यूनिंगसह उपलब्ध आहेत, परंतु अशा उपकरणांची रचना एक ऐवजी गुंतागुंतीची असते कारण त्यामध्ये लेन्स, ऑप्टिकल फिल्टर इ.
अर्ज
जर एटेन्युएटरमध्ये भिन्न इनपुट आणि आउटपुट प्रतिबाधा असतील, तर क्षीणन कार्याव्यतिरिक्त, ते जुळणारे उपकरण म्हणून कार्य करू शकते. उदाहरणार्थ, जर तुम्हाला 75 ohm आणि 50 ohm केबल्स जोडण्याची आवश्यकता असेल, तर तुम्ही त्यांच्यामध्ये योग्यरित्या रेट केलेले एक लावू शकता आणि सामान्यीकृत क्षीणतेसह तुम्ही जुळणीची डिग्री दुरुस्त करू शकता.
तंत्रज्ञान प्राप्त करताना, शक्तिशाली साइड उत्सर्जनासह इनपुट सर्किट्सचे ओव्हरलोडिंग टाळण्यासाठी अॅटेन्युएटर्सचा वापर केला जातो. काही प्रकरणांमध्ये, कमकुवत उपयुक्त सिग्नलसह एकाच वेळी हस्तक्षेप करणारे सिग्नल कमी केल्याने इंटरमॉड्युलेशन आवाजाची पातळी कमी करून रिसेप्शन गुणवत्ता सुधारू शकते.
मापन ऍप्लिकेशन्समध्ये, संदर्भ सिग्नल स्त्रोतावरील लोडचा प्रभाव कमी करण्यासाठी एटेन्युएटरचा वापर डीकपलिंग म्हणून केला जाऊ शकतो. फायबर-ऑप्टिक कम्युनिकेशन लाईन्ससाठी ट्रान्समिट/रिसीव्ह उपकरणे तपासण्यासाठी ऑप्टिकल अॅटेन्युएटर्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. ते वास्तविक ओळीत क्षीणन अनुकरण करण्यासाठी आणि स्थिर संप्रेषणाच्या परिस्थिती आणि सीमा निर्धारित करण्यासाठी वापरले जातात.
ऑडिओ अभियांत्रिकीमध्ये, अॅटेन्युएटरचा वापर पॉवर कंट्रोल डिव्हाइसेस म्हणून केला जातो. पोटेंशियोमीटरच्या विपरीत, ते कमी उर्जेच्या नुकसानासह हे करतात. येथे गुळगुळीत नियमन प्रदान करणे सोपे आहे, कारण लहरी प्रतिबाधा काही फरक पडत नाही - फक्त क्षीणन महत्वाचे आहे. टेलिव्हिजन केबल नेटवर्कमध्ये, अॅटेन्युएटर टीव्ही इनपुटचे ओव्हरलोडिंग काढून टाकतात आणि रिसेप्शन परिस्थितीकडे दुर्लक्ष करून ट्रान्समिशन गुणवत्ता राखण्याची परवानगी देतात.
सर्वात क्लिष्ट उपकरण नसल्यामुळे, अॅटेन्युएटरला रेडिओ-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये सर्वात विस्तृत अनुप्रयोग सापडतो आणि विविध समस्या सोडविण्यास परवानगी देतो. मायक्रोवेव्ह आणि ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सीवर, ही उपकरणे वेगळ्या पद्धतीने तयार केली जातात आणि ती जटिल औद्योगिक असेंब्ली आहेत.
संबंधित लेख:
