REDUCTOARE DE PUTERE

REDUCTOARE DE PUTERE

3.3.1. DEFINITIE, FUNCTIONARE

Atenuatoarele sunt cuadripoli rezistivi, care permit reducerea puterii de intrare, P₁, cu mentinerea constanta a rezistentelor de intrare, R_i, si a rezistentei de iesire, R_e, daca debiteaza pe o rezistenta de sarcina egala cu impedanta caracteristica, R_c, a cuadripolului respectiv.

Principalele utilizari ale atenuatoarelor sunt:

• ca dispozitive de reglare a puterii, in watmetre, generatoare sau alte echipamente electrice;
• ca dispozitive independente, folosite la masurari.

Schema unui atenuator este prezentata in Fig. 3.7, iar valoarea atenuarii a este data de relatia:

[dB] (3.24)

Asa cum s-a aratat la 1.2, atenuarea poate fi scrisa si sub formele:

[dB] (3.25)

[dB] (3.26)

De asemenea, factorul de reducere a puterii, k, poate fi exprimat functie de factorul de reducere a tensiunii sau curentului, m.

(3.27)

Daca exista relatia

(3.28)

Principalii parametrii ai atenuatoarelor sunt:

• atenuarea, a;
• impedanta caracteristica, R_c;
• puterea maxima la intrare, P_max;
• exactitatea.

Sunt cateva cerinte pe care trebuie sa le indeplineasca atenuatoarele:

• atenuarea sa fie precis definita si liniara;
• atenuarea sa nu depinda de frecventa pentru domenii largi de frecventa;
• Rezistentele R_i, R_e, R_c, sa fie constante si independente de frecventa si atenuare.
• Rezistenta caracteristica, R_c, este standardizat 600 Ω in audiofrecventa -AF (Hz zeci de kHz) si 50 Ω sau 75 Ω in radiofrecventa - RF (peste zeci de kHz).

De asemenea, atenuatoarele pot fi construite in configuratie fixa sau reglabila.

3.3.2. ATENUATOARE FIXE

La atenuatoarele fixe, atenuarea nu depaseste, in general, 40-50 dB, fiind limitata de zgomote, atunci cand semnalul de iesire devine comparabil cu nivelul zgomotului.

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

a) Atenuatorul in T este prezentat in Fig. 3.7b.

Se poate calcula valoarea rezistentelor R₁ si R₂, functie de atenuarea, a, si de rezistenta caracteristica, R_c.

In cele ce urmeaza se calculeaza aceste rezistente functie de factorul de reducere al tensiunii sau a curentului, m.

Din Fig. 3.7.b, se calculeaza mai intai rezistenta de intrare a atenuatorului, R_i, care este formata din R₁ in serie cu: R₂ ce este in paralel cu a doua rezistenta R₁ inseriata cu R_c.

(3.29)

Daca curentul de intrare este I₁ si curentul de iesire I₂, rezulta ca curentul prin rezistenta R₂ are valoarea (I₁ - I₂).

Deoarece tensiunea la bornele rezistentei R₂ este egala cu tensiunea la bornele rezistentelor R₁ inseriata cu R_c, adica:

(3.30)

rezulta pentru raportul curentilor:

(3.31)

Pe de alta parte, se stie ca:

(3.32)

si

(3.33)

In aceste conditii rezulta:

Din a doua ecuatie se calculeaza valoarea lui R₁, iar prima ecuatie se aduce la acelasi numitor, inlocuindu-se R₁.

Din prima ecuatie se poate determina R₂.

Astfel valorile celor doua rezistente sunt:

(3.34)

b) Atenuatorul in p este prezentat in Fig. 3.7c.

Se poate face trecerea de la atenuatorul in p la atenuatorul in T, pentru care au fost calculate rezistentele, printr-o transformare triunghi-stea.

Astfel, pentru Fig. 3.7c, valorile configuratiei stea sunt:

(3.35)

Odata facuta transformarea triunghi - stea, s-a ajuns in cazul atenuatorului in T cu doua rezistenta R₁₂ si una R₂₂ pentru care relatiile (3.34) devin:

Daca se inlocuiesc R₁₂ si R₂₂ functie de R₁, R₂ si R_c din expresiile (3.35) si (3.36), rezulta doua ecuatii cu necunoscute R₁ si R₂, deoarece R_c si m sunt cunoscute.

c) Alternatorul in T suntat.

Acesta este prezentat in Fig. 3.8, unde este sugerata si transformarea triunghiului format din doua rezistente R_c si o rezistenta R₁ in configuratie stea, alcatuita din doua rezistente R_1c si o rezistenta R_cc.

Rezistentele obtinute au valorile:

(3.38)

Prin aceasta transformare se reduce atenuatorul in T suntat la un atenuator in T pentru care sunt valabile relatiile:

(3.40)

Daca se inlocuiesc rezistentele echivalente R_1c si R_cc functie de R₁, R₂ si R_c se obtin doua ecuatii cu necunoscute R₁ si R₂ (R_c si m sunt cunoscute).

Avantajul atenuatorului in T suntat fata de atenuatoarele in T si p este ca reglarea atenuarii se face numai din doua     rezistente (una de valoare R₁ si una de valoare R₂) in loc de trei.

3.3. ATENUATOARE REGLABILE

Exista doua tipuri principale de atenuatoare reglabile:

• atenuatoare cu reglare continua.
• atenuatoare cu reglare in trepte.

Ca si atenuator cu reglare continua este atenuatorul in T suntat cu rezistentele reglabile R₁ si R₂ realizate sub forma de doua potentiometre cilindrice cuplate mecanic in contratimp (cand R₁ creste R₂ scade).

Pentru acestea, atenuarea este a = 0,05 30 dB, iar clasa de exactitate este 0,2 0,5 % in AF si 1 3 % in RF.

Atenuatoarele cu reglare in trepte sunt realizate prin inscrierea mai multor celule identice - de obicei 10 - in T sau in p, asa cum se arata in Fig. 3.9.

Atenuarea totala pentru un numar de n celule identice este:

unde     este atenuarea unei celule.

O problema la aceste atenuatoare este data de faptul ca impedanta de intrare in atenuator trebuie sa fie egala cu R_c indiferent de pozitia comutatorului. De aceea la intrare se inseriaza o rezistenta egala cu jumatate din valoarea rezistentei caracteristice.

Asa cum se vede din schema echivalenta a atenuatorului Fig. 3.9b, pentru cursorul c pe oricare din pozitiile b₂ b₁₀ rezulta:

(3.42)

Pe pozitia b₁, cand atenuarea este maxima si pe pozitia b₁₁, cand atenuare este minima trebuie sa secompleteze cu cate o rezistenta de valoare R_c , care apare punctat in Fig.3.9a.