衰減器是在指定的頻率范圍內(nèi),一種用以引入一預(yù)定衰減的電路。一般以所引入衰減的分貝數(shù)及其特性阻抗的歐姆數(shù)來標明。在有線電視系統(tǒng)里廣泛使用衰減器以便滿足多端口對電平的要求。如放大器的輸入端、輸出端電平的控制、分支衰減量的控制。衰減器有無源衰減器和有源衰減器兩種。為幫助大家深入了解,本文將對衰減器的相關(guān)知識予以匯總。如果您對本文即將要涉及的內(nèi)容感興趣的話,那就繼續(xù)往下閱讀吧。
衰減器有無源衰減器和有源衰減器兩種。有源衰減器與其他熱敏電阻相配合組成可變衰減器,裝置在放大器內(nèi)用于自動增益或斜率控制電路中。無源衰減器有固定衰減器和可調(diào)衰減器。
衰減器有以下基本用途:
1) 控制功率電平:在微波超外差接收機中對本振輸出功率進行控制,獲得最佳噪聲系數(shù)和變頻損耗,達到最佳接收效果。在微波接收機中,實現(xiàn)自動增益控制,改善動態(tài)范圍。
2) 去耦元件:作為振蕩器與負載之間的去耦合元件。
3) 相對標準:作為比較功率電平的相對標準。
4) 用于雷達抗干擾中的跳變衰減器:是一種衰減量能突變的可變衰減器,平時不引入衰減,遇到外界干擾時,突然加大衰減。
從微波網(wǎng)絡(luò)觀點看,衰減器是一個二端口有耗微波網(wǎng)絡(luò)。它屬于通過型微波元件。
負載阻抗之間插入一個衰減器,能夠緩沖阻抗的變化。
常用的固定衰減器有L型、T型、橋T型、π型等,其中L型屬于不對稱衰減器,主要用于阻抗匹配;而T型、橋T型、π型屬于對稱衰減器,主要用于衰減。經(jīng)典的三種π型衰減器、T型衰減器和橋型衰減器,衰減效果較好,但是對于高頻小信號,無源衰減網(wǎng)絡(luò)選擇π型或T型網(wǎng)絡(luò)更加適合,因此選擇π型網(wǎng)絡(luò)做衰減。
那么放大器可以用作衰減器嗎?這是一個非常有趣的問題。表面看來這似乎有悖常理,但實際上人們想這么做確實有一些很好的理由。對于運算放大器來說,一個最有用的功能就是阻抗變換。在運算放大器之前,用上一個無源衰減器,或者將一個放大器用作衰減器,將能充分發(fā)揮運算放大器的這一功能。不過,必須事先注意一些問題。
當將放大器用作衰減器時,放大器的增益小于單位增益(G < 1)。因此一個前提就是放大器必須配置成反相器,這是因為反相增益為G = –RF/RG,而同相增益為G=(RF/RG)+1。通過簡單分析好像看出,可用作放大器/衰減器的唯一可行配置就是反相,實際上未必,就像前面所述,加在同相放大器之前的無源衰減器提供同相輸出。但也可以用一個差分放大器或者差動放大器,這兩者的增益都是G = RF/RG。于是,實際上既可以采用反相放大器、亦可以采用同相放大器作為衰減器…或者就作為放大器使用。
無論形成功率衰減的機理和具體結(jié)構(gòu)如何,總是可以用下式所示的兩端口網(wǎng)絡(luò)來描述衰減器。信號輸入端的功率為P1,而輸出端得功率為P2,衰減器的功率衰減量為A(dB)。若P1 、P2 以分貝毫瓦(dBm)表示,則兩端功率間的關(guān)系為P2(dBm)= P1(dBm)- A(dB)可以看出,衰減量描述功率通過衰減器后功率的變小程度。衰減量的大小由構(gòu)成衰減器的材料和結(jié)構(gòu)確定。衰減量用分貝作單位,便于整機指標計算。
上面提到過將放大器用作衰減器時需要注意一些問題。首先,就是當所用的反饋電阻阻值非常大的時候,這將帶來幾種隱患:一是系統(tǒng)噪聲增大,二是失調(diào)電壓變高,還有就是穩(wěn)定性問題。較大的反饋電阻,加上放大器的輸入和雜散電容,將會在放大器的反饋響應(yīng)中引入一個極點,從而帶來附加相移,進而減小放大器的相位裕度,并導(dǎo)致不穩(wěn)定。
還有一個更重要的考慮因素就是噪聲增益,以及它如何與放大器穩(wěn)定性相關(guān)。切記,這里指的是噪聲增益,而非決定放大器穩(wěn)定性的信號增益。無論是反相還是同相放大器,此噪聲增益都一樣,均與同相增益相等。例如一個反相放大器,其信號增益為-0.5,同時還有一個1.5的噪聲增益。一旦噪聲增益確定,就可以轉(zhuǎn)換成開環(huán)增益和相位圖,來檢查放大器的相位裕度和穩(wěn)定性。如果在所選噪聲增益上,其相位裕度為45°以上,該放大器工作才會穩(wěn)定,如果小于45°,就可能出問題。