Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 [156] 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ

ослабители и выравниватели

17-1. ФИКСИРОВАННЫЕ ОСЛАБИТЕЛИ 1

Широкое применение находят четырехполюсники, вносящие определенное ослабление мощности сигнала, не зависящее от частоты Эти четырехполюсники могут быть спроектированы так, чтобы они имели равные или неравные сопротивления на входе и выходе и создавали определенную величину затухания

Симметричные и несимметричные Т- и П образные четырехполюсники показаны на рис 17 1 и 17-2 Каждому отношению ZJZ* по-



Несимметричная Т

/2R, Угяг Симметричная Т

Рис 17 1 Схемы ослабителей типов Т и Н *3 /2R3



1/2*3

Несимметричная П Симметричная П

Рис. 17 2 Схемы ослабителей типов П и О.

люсных сопротивлении соответствует минимально возможное значение отношения мощности на входе ослабителя к мощности на его выходе

мощность на входе четырехполюсника

выходная мощность четырехполюсника

= f-l+2-/"(-l), (.7-1)

гДе &мин - минимально возможное значение k при данном отношении Zt к Z3 Минимально возможные значения отношения мощностей -k в зависимости от Zi/Zs приведены на рис 17 3. Максимального значения отношения мощностей не существует Следует отметить, что в качестве

В литературе широко употребляется также равнозначный термин «аттенюатор» (Прим ред.)

Zx всегда принимают наибольшее сопротивление, которое может быть как входным, так и выходным


Рис 17 3 График минимально воз можных значений * в функции Z\IZ3 (относится к рис 17 1 и 17 2)

Если k = k R, = 0 иа рис 17 1 и л мин 1 F

«1 = оо на рис 17 2

Поскольку эти четырехполюсники могут быть выполнены с неодинаковыми входным и выходным сопротивлениями, они часто используются для согласования сопротивлений, хотя при этом и возникают потери мощности.

Для симметричных и несимметричных Т-образных четырехполюсников, показанных на рис 17-1, где Zt>iZ2, значения Ru R3 и R% могут быть определены из выражений

D Zl(k+\) - 2 VZAk .

Z3(fe + 1)- 2 YZtZzk fe-1 2 YZiZ2£

а если Zi = Z3, то

(17-2) (17-3> (17-4)

RRZI- 2Zt Yk

R*- k-l

(17-5)

(17-6)



Для симметричных и несимметричных П-образных четырехполюсников, показанных на рис. 17-2, где Z{ Zs, значения Rt, Rs и R3 определяются из выражений

(ft - 1) Zi У~2Г

Д2 =

(ft+ 1) уТа - 2 y~kZi

(ft -1)Z3 УТг .

(ft-И) yZi - 2 ykZ* ft - 1 -yf ZjZ%

а если Zi = Z2, то

\T/ft - 1

„ (ft-1)

2 Tft

(17-7) (17-8) (17-9)

(17-10) (17-11)

Пример 17-1

Рассчитать четырехполюсник, согласующий 500-омный генератор с 200-омной нагрузкой с минимально возможными потерями мощности.

Решение.

1. Определим отношение Z, к Zs в минимально возможное значение отношения мощности на входе четырехполюсника к мощности на его выходе:

Z, 500 Z, -200 Из выражения (17-1)

ймии =2-2,5-1 + 2 12,5 (2,5 - 1) = 7,87.

2. Определим тип используемого четырехполюсника и величины его элементов. Поскольку тип четырехполюсника не оговорен, можно произвольно выбрать несимметричный Т-образный четырехполюсник. Было задано, что цепь должна обладать минимальными потерями, поэтому k должно быть равно 7,87.

Из рис. 17-3 видно, что R2 = 0 прн k = ймин; поэтому необходимо определить только Ri и R3.

-<n-f у-

Рис. 17-4. Схема к примеру 17-1. Из уравнений (17-2) и (17-3)

500 (7,87 - 1)-2 У 7,87 • 500 - 200

Пример 17-2

Рассчитать несимметричный П-образный ослабитель с потерями 20 дб (ft = 100) для включения между линиями

С ВОЛНОВЫМИ СОПрОТИВ- ig$7

лениями 500 и 200 ом. & Решение.

1. Определим отио- SOB шение Z( к Zs и минимально возможное значе-

7,87-

= 387 ощ

2 У7,87 • 500 • 200 осо

= ---!-= 258 ом

7,87-

<рис 17-4).

Определим потери в цепи:

они равны 10 lgft = 8,96 дб.


ние ft:

Zi 500 Zs - 200 - Za

Рис 17-5. Схема примеру 17-2.

Из примера 17-1 ft должно быть равно или больше 7,87.

2. Определим величины элементов четырехполюсника. Задано, что четырехполюсник должен быть П-образным и несимметричным (см. рис. 17-2) с k = 100.

Из уравнений (17-7) - (17-9)

(100 - 1)500 1/200

1 ~ (100 4- 1) J/200- 2 jAiooTMO (100- 1)200 У 500

= 714 ом:

Rs =

(100 +1) У500 - 2 У100 • 200

= 224 ом;

100-

200 • 500

= 1 567 ом

(рис. 17-5).

17-2. АМПЛИТУДНЫЕ ВЫРАВНИВАТЕЛИ

Амплитудные выравниватели представляют собой устройства, вносящие в цепь потери, которые изменяются с частотой по некоторому желаемому закону. Эти устройства применяются в электронных схемах для задания или коррекции амплитудно-частотных характеристик. Содержание настоящего параграфа основывается на работе Кимбола

Предполагая, что амплитудный выравниватель включен между источником сигнала с сопротивлением R0 и сопротивлением нагрузки Rx = R0, можно рассчитать несколько выравнивателей, имеющих различные схемы, но обладающих в точности одинаковыми характеристиками ослабления в зависимости от частоты.

Здесь приведены расчетные соотношения для следующих семи типов схем:

1) схема с последовательными сопротивлениями;

2) схема с параллельными сопротивлениями;

3) полная последовательная 2;

4) полная параллельная 2;

5) Т-образная;

6) мостовая Т-образная;

7) скрещенная.

1 Harry KimbaFI, Motion picture sound engineering, chap. 16, D. Van Nostrand Co., Inc., Princeton, N. J., 1938.

2 Схемы пп. 3 и 4 отличаются соответственно наличием активного сопротивления в последовательном либо параллельном плече. (Прим. ред.)



Частота


На рис. 17-6 показаны варианты этих семи основных схем, требуемые для получения характеристик затухания, показанных на рис. 17-6а и 17-66 для каждой из 8 колонок соответственно. Схемы в последних трех рядах имеют постоянные и не зависящие от частоты входные и выходные сопротивления, а схемы в рядах 3 н 4 - постоянное входное сопротивление. Чтобы проиллюстрировать пользование этими материалами, ниже приведены два примера. Кроме того, приводятся рекомендации по расчету различных схем выравнивателей.

Для выравнивателей, приведенных в колонках / и на рис 17-6, должны быть заданы вносимые потери на некоторой частоте /. При пользовании кривыми на рис. 17-7 и 17-8 вносимые потери можно связать с определенным значением /а. Значение /а, которое требуется для расчета элементов схемы выравнивателя, можно определить по известным/ и отношению /а-

При работе со схемами, показанными в колонках 111 и / V на рис. 17-6, частота резонанса выравнивателя /рез (соответственно связанная с нулевыми или бесконечными вносимыми потерями) и требуемые вносимые потери при выбранном значении ре, должны быть определены так, чтобы соответствующие кривую затухания и связанное с ней значение а можно было определить из рис. 17-9 или 17-10. Значение /а, необходимое для расчета элементов схемы выравнивателя, можно определить делением /рез на а.

Первый шаг в расчете выравнивателей, помещенных в колонках V и VI на рис. 17-6, заключается в определении максимальных требуемых потерь и потерь на выбранной частоте /. Потери на частоте / могут быть связаны с определенным значением flfb посредством кривой, характеризующей требуемые максимальные потери, на рис. 17-11 или 17-12. После этого можно определить значение/&, необходимое для расчета величин схемы выравнивателя, поскольку значения/и /& известны.

Чтобы рассчитать выравниватели, показанные в колонках VII и VIII на рис. 17-6, должны быть определены максимальные вносимые потери, резонансная частота /рез выравнивателя (связанная соответственно с максимальными или нулевыми потерями) и требуемые вносимые потери при некотором значении /рез. Затем можно выбрать нужную кривую и соответствующее значение b нз рис. 17-13 или 17-14. Значение fb может быть определено делением /рез на Ь.

При работе со схемами, помещенными в колонках V - VIII, частотой/& является частота, на которой ослабление потерь в децибелах равно половине максимальных потерь в децибелах. Например, если максимальные потери составляют 8 дб, то/рез - частота, на которой потери составляют 4 дб.

Пример 17-3

Рассчитать полную параллельную схему выравнивателя типа, соответствующего колонке на рис. 17-6, которая имеет вносимые потери 4 дб на частоте 1 кгц и входное сопротивление 500 ом.

Решение.

Из рис. 17-8 /а терь 4 дб. Поэтому

0,8 для вносимых по-

/ 1 ООО /а~0,8 - 0,8

= 1 250 гц:


Частота

Рис. 17-6а.


Частота

Частота

Частота


Рис. 17-66.

500 ом (по условию задачи); 500

а 2-3,14-1250

-- = 63,7 • 10~3 ги = 63,7 мгн;

А 2 3,14 • 1 250 • 500 = 0,255 • 10~b ф = 0,255 мкф (рнс. 17-15 и 17-16). Пример 17-4

Рассчитать амплитудный выравниватель мостового Т-образного типа с характеристиками ослабления, показанными в колонке VIII на рис. 17-6, который будет вносить нулевое ослабление на частоте /рез = 5 кгц (частота резонанса выравнивателя).

На частоте 3,5 кгц ослабление должно составлять 14 дб; на частотах значительно выше и ниже 5 кгц ослабление должно быть равно 20 дб. Выравниватель должен иметь характеристическое сопротивление 200 ом.

Решение.

1. Определим/рез, b, fb и k.

/рез - 5 кгц (частота резонанса и отсутствие ослабления). На частоте 3,5 кгц flf„e3 - = 3,5/5,0 = 0,7.

По заданию максимальное ослабление должно составлять 20 дб. Поэтому X = 20 дб по рис. 17-14, а требуемое ослабление 14 дб на частоте 3,5 кгц составляет 0,7 X. Кривая для



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 [156] 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0016