Atenuatoare

Atenuatoare

1. Definitie. Functionare

Atenuatoarele (AT), numite si reductoare de putere, sunt cuadripoli, care permit reducerea puterii de intrare (P_i) cu mentinerea constanta a rezistentelor de intrare (R_i) si de iesire (R_e) daca debiteaza pe o rezistenta de sarcina egala cu impedanta caracteristica (R_c) a cuadripolului respectiv (fig.3.22).

Fata de divizoare de tensiune, atenuatoarele au particularitatile:

- permit reducerea puterii, in timp ce divizoarele de tensiune permit reducerea numai a tensiunii.

- au impedanta de intrare si de iesire constante si egale intre ele, in timp ce divizoarele de tensiune nu.

Datorita acestor calitati atenuatoarele permit lucrul la impedanta constanta, standardizata.

Atenuatoarele se utilizeaza ca dispozitive de reglare a puterii , dar si ca dispozitive independente (fig.3.23).

Functionarea unui atenuator este descrisa de ecuatiile:

a =10log [dB] ; a =20log [dB], (3.26)

k= ; m= ; k=m² (3.27)

R_i=R_e=R_c , (3.28)

in care a este atenuarea, iar R_c= impedanta caracteristica.

Cuadripolul atenuator trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa fie perfect liniar si sa realizeze o atenuare precis definita, atat fixa cat si reglabila;

atenuarea sa nu depinda de frecventa in limite largi de variatie a acesteia;

sa aiba R_i, R_e si R_c constante si independente de frecventa si atenuare.

2. Atenuatoare fixe

Se utilizeaza ca elemente de adaptare si ca elemente componente ale atenuatoarelor reglabile. Atenuarea maxima, pentru a reduce influenta zgomotelor, trebuie sa fie cuprinsa intre 40 si 50 dB.

a) Configuratii de baza

Cele mai raspandite sunt circuitele in T, p si T suntat.

Atenuator in T (fig.3.24.a). Sunt valabile relatiile:

; , (3.29)

din care rezulta:

; (3.30)

Atenuator in p (fig.3.24.b). Este utila o transformare triunghi-stea, cu relatiile:

; (3.31)

din care se obtin in final:

; (3.32)

Atenuator in T suntat (fig.3.25). Aplicand o transformare triunghi-stea (pe ochiul R_c - R₁ - R_c ) se obtin relatiile:

R₁=R_c(m-1); . (3.33)

Fata de celelalte doua, schema acestui atenuator prezinta avantajul ca reglarea atenuarii, se face prin doua rezistente si nu prin trei (fig.3.26).

b) Precizia

Eroarea de baza a unui atenuator depinde de erorile de baza: si (tolerante, coeficienti termici etc.) ale rezistentelor componente si se exprima cel mai adesea, ca eroare absoluta, adica in dB.

3. Atenuatoare reglabile

a) Tipuri constructive

Atenuatoare cu reglare continua. Cel mai utilizat circuit este cel in T suntat, rezistentele reglabile R₁ si R₂ fiind realizate sub forma a doua potentiometre cilindrice cuplate mecanic, in contratimp, fig.3.26 (la cresterea lui R₁, R₂ scade si invers).

Precizia acestora este 0,2 - 0,5 % in AF si 1 - 3 % in RF, iar a=0,05-30dB. Se utilizeaza la reglarea fina a puterii de iesire la generatoarele de semnal.

Atenuatoare cu reglare in trepte. Acestea sunt alcatuite din inserierea mai multor celule identice in T sau p. Se obtine astfel o atenuare totala: a_n= na, unde n este numarul de celule, iar a - atenuarea produsa de o celula.

Un dezavantaj care apare la realizarea atenuatoarelor reglabile este acela al comutarii celulelor in asa fel incat impedanta de intrare sa fie mereu egala cu R_c.

Avand in vedere ca fiecare din celulele a₁ - a_n (fig.3.27) este echivalenta cu o rezistenta R_c si ca indiferent de pozitia cursorului K, atat in dreapta cat si in stanga acestuia se afla cate o rezistenta R_c (rezistenta intre K si masa este mereu egala cu R_c /2), pentru ca rezistenta de intrare sa fie mereu egala cu R_c, este necesar ca in serie cu K sa fie legata o rezistenta egala cu R_c/2, iar intrarea si iesirea sa fie suntate cu o rezistenta R_c

Un exemplu de atenuator reglabil este cel din fig.3.28, cu celule in T. Se observa ca are 10 celule si ca intrarea la prima si iesirea la ultima celula sunt suntate cu cate o rezistenta de valoare R_c. Astfel intre priza b₁ si masa exista doua rezistente R_c legate in paralel, de fapt ca si intre celelalte prize si masa. In practica se utilizeaza mult si configuratia de celule in , numita si atenuator in scara.

Cutii de atenuatoare. Se construiesc pentru atenuarea nominala de 100dB sau 111dB, cu rezolutia 0,1dB si sunt alcatuite din inserierea unor sectiuni cu atenuare fixa si a unor sectiuni in scara.

Cutiile de atenuatoare se folosesc la masurari pe amplificatoare, la masurarea puterilor si mai ales la masurarea atenuarii si a altor marimi in domeniul telecomunicatiilor. Cutiile de atenuatoare au fost elaborate, in special, pentru masurari pe linii de telecomunicatii. Ele permit modelarea completa a unui tronson de linie, fapt pentru care, mai sunt numite si linii artificiale.

b) Adaptarea la circuitul de masura

Etalonarea atenuatoarelor este valabila numai atunci cand rezistenta sarcinii R_s este egala cu rezistenta caracteristica (R_c). Cand R_sR_c trebuie efectuata o adaptare.

Daca R_s<R_c se conecteaza in serie o rezistenta egala cu (R_c-R_s). In acest fel atenuarea totala existenta pana la utilizare, va fi atenuarea citita la atenuatoare plus atenuarea produsa de divizorul (R_c-R_s)/R_s si care este:

20log, (3.34)

adica:

a=a_citit+20log (3.35)

Daca R_s>R_c se conecteaza in paralel o rezistenta R^'_s (fig.3.29, b)

care se ajusteaza pana cand , situatie in care a=a_citit.

4. Alte utilizari ale atenuatoarelor

Atenuatoarele mai pot fi utilizate la: micsorarea zgomotelor din semnale; adaptarea impedantelor sursa-sarcina; micsorarea diafoniei si la separarea a doua receptoare de semnale.