Здравствуйте мои уважаемые читатели!
Генераторов без регулировки выходного напряжение не бывает!
И регулировать выходное напряжение сигнала необходимо в очень широких пределах. И таких регулировок должно быть две: плавная и ступенчатая. Плавная позволяет регулировать сигнал от максимума до минимума, но градуировка шкалы и конструкция потенциометра не позволяют работать в области минимальных значений. Для более точной регулировки в области минимальных значений сигнала применяется ступенчатая ( предварительная ) регулировка выходного сигнала, и применяется ступенчатая регулировка последовательно с плавной. И если на шкале плавной регулировки разметка сделана через 0,1 В при максимуме 1,0В, то включив ступенчатую регулировку «1 : 10» плавно можно регулировать выходной сигнал через 0,01В при максимуме 0,1В. При переключении на «1 : 100» через 0,001В при максимуме 0,01В и так далее. Отметки на шкале плавной регулировки нанесены через 0,1В, но значение можно устанавливать любое во всём диапазоне шкалы.
Величина сопротивления потенциометра регулировки выходного сигнала может иметь разное значение, а вот регулировочная характеристика должна быть группы «А» - это линейная зависимость выходного напряжения сигнала от угла поворота оси потенциометра.
Для ступенчатой регулировки сигнала применяются резистивные ступенчатые делители. В них после каждой ступени сигнал уменьшается в определенное количество раз.
Есть делители где на каждой ступени сигнал уменьшается «в разах»: 1 : 2 ; 1 : 5 и самый распространённый вариант 1: 10!
И «величина ступени» может быть в децибелах «db» - обычно это 10 db или 20 db.
Переключение ступеней осуществляется или переключателем, или перестановкой разъёма ( штекера ) в необходимое гнездо.
Следующая особенность выхода генератора – это его выходное сопротивление. Обычно для ВЧ-генераторов это 50 или 75 Ом. Следовательно, и ступенчатый аттенюатор на выходе каждой ступени должен обеспечивать 50 Ом или 75 Ом в соответствии с выходным сопротивлением генератора. Самая простая схема ступенчатого делителя ( аттенюатора ) была приведена во многих конструкциях генераторов на страницах журнала «РАДИО». Конструкций генераторов было много и ВЧ, и НЧ, но делитель ( с целью доступности повторения ) был всегда или почти всегда один и тот же
Рис. 1. Простейший ступенчатый делитель выходного напряжения сигнала генератора.
Схема взята из известной конструкции ВЧ генератора и многие радиолюбители её повторили. У такого ступенчатого делителя было два недостатка. Первый не самый главный, но почти непреодолимый – где найти два резистора 9 Ом и 1 Ом? Такие резисторы в «ширпотребе» не применялись! Я доставал на кафедре в институте, а как другие находили, не представляю. Второй недостаток – выходное сопротивление даже близко не соответствовало 75 Ом!!! В НЧ генераторе делитель работал «почти» правильно – входное сопротивление НЧ каскадов и усилителей было высоким ( десятки и сотни кОм ) и сигнал с делителя «не подсаживался», а вот в ВЧ генераторе определить величину подаваемой амплитуды сигнала можно было только приблизительно… И с таким делителем работали и настраивали свою аппаратуру!!! К сожалению, такому делителю в проектируемом генераторе места не нашлось… Но в стареньком НЧ генераторе он работает прекрасно уже много лет!
Видимо, в редакции журнала поняли, что такие резисторы простой радиолюбитель в самом простом городе найти не сможет и стали появляться схемы «настоящих» делителей на более доступных резисторах. И в этих делителях уже выходное сопротивление всех ступеней приближалось к 75 Ом. А в одной конструкции автор предложил сделать делитель в виде выносного блока
Рис. 2. Выносной ступенчатый делитель выходного сигнала для ВЧ генератора.
Схема приведена как в журнале. К сожалению, в моём распоряжении оказался не очень качественный фотооригинал, и пришлось заново чертить схему. Обращаю ваше внимание на резистор R23, его номинал указан как в оригинале 58 Ом, но, видимо, ошиблись в редакции…
Выходное сопротивление делителя приближено к 75 Ом. И очень правильное решение – 5 ступеней деления, позволяющее получать сигнал 50 мкВ и менее, что позволяет настраивать приёмную аппаратуру практически от антенного входа. Очень хорошая схема!
Но рассмотрим ещё одну, более приближенную к 75 Ом
Рис. 3. Выносной делитель 4 ступени. Это фрагмент с оригинала схемы.
Красным цветом обозначены выходы для удобства в расчётах, приведенных далее…
Развернём схему, чтобы было удобнее разбираться…
Рис. 4. Схема повёрнута и добавлена ещё одна ступень деления.
Ступень на резисторах R22 и R23 позволяет получить коэффициент деления 1 : 10 000, что позволит регулировать амплитуду сигнала в пределах от 100 мкВ до 5 мкВ.
Теперь разбираемся, как работает одна ступень делителя напряжения. На верхнем резисторе должно погаситься 9/10 амплитуды сигнала, следовательно, на нижнем должно остаться 1/10 от амплитуды. Если нижний резистор выбран 75 Ом, то сопротивление всей цепочки должно быть 750 Ом. И получается, что верхний резистор должен быть 675 Ом. Авторы выбрали 680 Ом – это ближайший из распространённого ряда. Теперь считаем, каков будет результат, если подать на эту цепочку сигнал 100 мВ и получаем 9,9338 мВ на выходе. Ошибка 0,9938%, почти 1%. Точность в любительских условиях очень даже хорошая! Но этот расчет для одной ступени делителя ( и именно последней ), а их четыре или пять ( я выбрал пять!).
Добавляем в общую схему делителя условные резисторы Rд… - это эквиваленты следующих ступеней и рассчитываем выходные напряжения с каждой ступени, если подать на вход делителя 1000 мВ.
Рис. 5. Результат расчёта пятиступенчатого делителя.
Как видно, погрешность нарастает и на выходе двух последних ступеней погрешность уже 25%!!! И это уже совсем плохо!!!
Делитель делит сигнал без нагрузки, а если рассчитать с нагрузкой 75 Ом, то амплитуда уменьшится практически в два раза. О точности измерения не может быть и речи…
Каждая ступень выполнена на стандартных резисторах без подгонки ( можно и подгонять, китайцы даже продают специальный станочек для этого ). Резисторы взяты из ряда номиналов Е24.
Вместо резисторов с номиналом сопротивления 680 Ом должны быть с номиналом 675 Ом ( нет такого номинала ни в одном из рядов Е! ), даже в ряду Е192 ближайший номинал 673 Ом.
Вопрос: где достать такой резистор 673 Ом и не один, а ПЯТЬ?
Ответ: нигде! Нет таких резисторов в природе, только если какое-то предприятие не включило такой номинал в своих разработках и то, при условии, что потребность в таких резисторах будет огромная ( сотни тысяч! ). Про особо точные резисторы и думать не надо – их делают по спецзаказу. В мультиметрах и других измерительных приборах применяются точные резисторы, но по своей конструкции они не подойдут и найти необходимые номиналы практически нереально.
Но точность деления сигнала можно улучшить и при помощи простых резисторов с 1% точности. Только вместо одного резистора будет два или три, включенных параллельно.
Как же получить 675 Ом? Очень просто! Соединяем параллельно резисторы – 900 Ом и 2700 Ом! Ой! Резисторов 900 Ом не бывает! Зато есть два резистора по 1800 Ом. В итоге получается параллельно три резистора: 1800 Ом; 1800 Ом и 2700 Ом. Результат 675 Ом!
Одна задача решена, но вот как быть с резисторами Rэкв, а они существенно отличаются от 75 Ом. И здесь задача решается, не совсем просто, но решается! Вместо резистора 75 Ом надо установить резистор большего номинала, такой, чтобы с параллельным сопротивлением следующей ступени получилось 75 Ом! И такая величина есть – 83,3333 Ом. Ближайший номинал 83,5 в ряду Е192, но и здесь преграда = это доступность! Вычисляем тем же методом, что и резистор 675 Ом. И получается параллельное соединение трёх резисторов: 100 Ом; 1000 Ом и 1000 Ом. Результат 83,333 Ом! Смотрим изменённую схему с «новыми» резисторами и результатами расчётов
Рис. 6. Очень интересный результат получился без точных рядов Е!
Не забываем, что резисторы Rд… - это эквивалентные сопротивления следующей ступени и их как бы нет…
Но это все расчёты без учета нагрузки, а с нагрузкой результат будет отличаться от идеала! Если к выходам «D»; «C» и «В» поочерёдно подключать нагрузку 75 Ом, сигнал уменьшится почти в два раз, надо учитывать множитель 0,5263 ( расчетный сигнал умножаем на этот множитель ). И только для выхода «А» множитель будет 0,5. На выходе «F» уровень сигнала контролируется по прибору и при подключении нагрузки его можно скорректировать…
И как же быстро посчитать ступенчатый аттенюатор для другого выходного сопротивления? При делении сигнала в 10 раз на каждой ступени, надо помнить два «волшебных» числа – это «9» и «1,11»!
Читаем о расчетах аттенюаторов в материале
В предлагаемом материале ещё приведен материал «СТУПЕНЧАТЫЙ АТТЕНЮАТОР» очень хорошего автора-радиолюбителя. Посмотрите про эту прекрасную конструкцию. Аттенюатор позволяет изменять затухание от 0db до 127db с шагом 1db. Данный аттенюатор засчитан для работы с нагрузками 50 Ом.
Теперь ещё вернёмся к «волшебному» числу «1,11». В расчётах на современных калькуляторах это число должно быть 1,1111 и чем больше единиц после запятой, тем точнее результат!
Почему приведено «волшебное» число «1,11», а не «1,1111»? Ответ самый простой: все «волшебные» числа изучал очень давно, и они могли быть только трёхзначными - логарифмическая линейка работала только с тремя знаками и меньше. Вот нам преподаватели и приводили числа не более трёх знаков. И величина резистора 83,3333 Ом получилась с «волшебным» числом «1,1111». И как видно из расчетов – результат очень хороший!
Надеюсь, материал понравился моим читателям!
Пишите Ваши комментарии, подписывайтесь и не забывайте про лайки!!!
Желаю всем хорошего настроения, крепкого здоровья и мирного неба над головой!!!
