Atenuator controlat in tensiune

Atenuator controlat in tensiune

Schema de baza a atenuatorului este prezentata in Figura 14, iar circuitul functioneaza corect doar in regim variabil de semnal mic, pentru frecvente ale sursei de tensiune variabile v_i(t) cuprinse aproximativ in domeniul 1KHz100KHz.

Figura 14. Atenuator de tensiune controlat in tensiune.

Circuitul este format din 2 subcircuite. Primul este divizorul rezistiv, compus din condensatorul C si rezistentele R si R_L, la intrarea caruia se aplica sursa de tensiune variabila v_i(t), care este tensiunea de intrare a circuitului. Tensiunea de iesire v_o(t) este preluata de pe rezistenta R_L, numita si rezistenta de sarcina pentru atenuator. Introducerea in circuit a condensatorului, de capacitate mare C (pentru ca circuitul sa functioneze este necesar ca C> mF), deterimna ca, divizorul de tensiune sa functioneze numai in regim variabil (in regim de curent continuu, deoarece condensatorul nu permite trecerea curentului continuu, prin divizor nu trece curent).

Al 2lea subcircuit este realizat din sursa de tensiune continua reglabila V_CC, rezistenta R_A si dioda D. Sursa V_CC si rezistenta R_A constituie un circuit de polarizare pentru dioda D. Prin modificarea valorii sursei de polarizare V_CC, curentul continuu prin D se modifica si in consecinta, rezistenta de semnal mic a diodei isi modifica valoarea (relatiile 3.2 si 3.3). Deoarece dioda D este conectata in paralel cu rezistenta de sarcina R_L, in regim variabil de semnal mic, cand functionarea diodei este echivalenta rezistenta sa de semnal mic, valoarea rezistentei echivalenta a conexiunii R_L conectata in paralel cu rezistenta de semnal mic r_d a diodei D, poate fi controlata de valoarea lui V_CC. Deoarece, in cazul divizorului de tensiune, valoarea tensiunii de iesire v_o(t) depinde de aceasta rezistenta echivalenta, rezulta in final ca valoarea lui v_o(t) poate fi controlata prin intermediul sursei reglabile V_CC. Aceste observatii vor fi demonstrate in continuare, in cadrul analizei acestui circuit.

Deoarece in circuit exista atat o sursa de tensiune continua cat si una variabila, functionarea circuitului trebuie analizata atat in regim de curent continuu cat si in regim de curent alternativ. In analiza care urmeaza, se va considera ca amplitudinea tensiunii variabile v_i(t) are o valoare mai mica macar cu 0,6V fata de valoarea minima a sursei de tensiune continua V_CC.

Analiza circuitului in curent continuu

Se realizeaza pe un circuit echivalent - circuitul echivalent in curent continuu - care modeleaza comportamentul atenuatorului in curent continuu. Circuitul echivalent se obtine tinand cont ca:

condensatorul de capacitate mare C se inlocuieste cu un circuit intrerupt T ramura care contine condensarorul C se elimina din circuit, prin aceasta curentul continuu fiind zero datorita condensatorului T dispar v_i si R;

condensatorul de capacitate mare C_L se inlocuieste cu un circuit intrerupt T ramura care contine condensarorul C_L se elimina din circuit, prin aceasta curentul continuu fiind zero datorita condensatorului T dispare R_L;

dioda D fiind polarizata direct (se observa ca borna "+" a sursei V_CC se aplica pe anodul diodei, iar borna "-" se aplica pe catodul diodei), aceasta se inlocuieste cu circuitul echivalent din Figura 6.a. Pentru simplitatea analizei, se va considera ca rezistenta dioda de semnal mare r_D este zero si din acest motiv, dioda D se va inlocui numai cu sursa de tensiune V_D, care modeleaza tensiunea de prag a acesteia.

In concluzie, dupa operarea acestor modificari in circuitul initial al atenuatorului, circuitul echivalent al acestuia in regim de curent continuu este cel prezentat in Figura 15.

Figura 15. Circuitul echivalent al atenuatorului in regim de curent continuu.

In figura de mai sus, curentul continuu prin dioda D s-a notat cu I. In continuare, este necesar sa se determine expresia acestui curent. In acest scop, se aplica TK2 pe ochiul de circuit compus din elementele de circuit de mai sus:

3.4

Rezulta ca expresia curentului continuu prin dioda D este:

3.5

Analiza circuitului in regim variabil de semnal mic

Se realizeaza pe un alt circuit echivalent - circuitul echivalent in regim variabil de semnal mic - care modeleaza comportamentul atenuatorului in acest regim. Circuitul echivalent se obtine tinand cont ca:

condensatorul de capacitate mare C se inlocuieste cu un scurtcircuit (fir);

dioda D se inlocuieste cu circuitul echivalent din Figura 7.a, in care reziszenta de semnal mic r_d se calculeaza cu formulele 3.2. si 3.3:

3.6

In concluzie, dupa operarea acestor modificari in circuitul initial al atenuatorului, circuitul echivalent al acestuia in regim variabil de semnal mic este cel prezentat in Figura 16.

Figura 16. Circuitul echivalent al atenuatorului in regim de curent continuu.

Circuitul din figura de mai sus reprezitna un divizor de tensiune: tensiunea v_i(t) se divide pe R si rezistenta echivalenta r_d||R_L (r_d conectat in paralel cu R_L). Rezulta ca tensiunea de iesire are expresia:

3.7

Deoarece rezistenta r_d depinde de V_CC rezulta ca valoarea lui v_o(t) depinde de V_CC - motiv pentru care se spune ca valoarea lui v_o(t) este controlata de valoarea lui V_CC.

Deoarece raportul din relatia de mai sus este subunitar, rezulta ca tensiunea de iesire a circuitului este mai mica decat tensiunea de intrare. In acest caz, se spune ca tensiunea de intrare este atenuata la iesire, iar circuitul care realizeaza acest lucru se numeste atenuator.