Zaloguj się
Wszystkie
28 lutego 2025
32
- Użyteczny zakres częstotliwości: DC do 100 MHz
- Impedancja wejściowa i wyjściowa: 50 Ω
- Zakres tłumienia: 0 dB do –110 dB w krokach co 1 dB do 2 MHz, zmniejszone maksymalne tłumienie przy wyższych częstotliwościach
- Błąd tłumienia: typowo ≤0,5 dB
- Zasilanie: 5 V/100 mA
- Mieści się w tej samej odlewanej obudowie, co generator sygnału AM/FM z EdW 1/2025.
Często potrzebujemy sygnału RF o bardzo niskiej amplitudzie, używanego do testowania, strojenia lub regulacji radia. O ile nie kupisz drogiego generatora sygnału, istnieje prawdopodobieństwo, że poziom wyjściowy generatora będzie zbyt wysoki do takiego zadania.
Zaprojektowany prze mnie generator sygnału AM/FM ma moc wyjściową bliską 0 dBm, co przekłada się na napięcie wyjściowe około 220 mV przy obciążeniu 50 Ω. Aby zredukować tę wartość do 1 μV RMS (np. do testowania czułości radia), potrzebujemy 107 dB tłumienia.
Najprostszym sposobem na osiągnięcie tego celu jest zakup gotowych stałych tłumików. Są one dostępne w zakresie od 1 dB do 40 dB i kosztują około 5 USD za sztukę. Mają złącza SMA na obu końcach i można je łączyć w celu uzyskania wymaganego tłumienia.
Dostępne są również nastawne tłumiki cyfrowe, które zostały zrecenzowane w Silicon Chip w październikowym i listopadowym wydaniu z 2021 r. – siliconchip.com.au/Article/15067 & siliconchip.com.au/Article/15100). Mają one maksymalne tłumienie około 30 dB i można je regulować w małych krokach, np. 1 dB lub 0,5 dB. Jednym z możliwych rozwiązań uzyskania żądanego tłumienia jest połączenie jednego z nich z kilkoma tłumikami stałymi.
Postanowiłem jednak zaprojektować własny tłumik ze względu na jego prostą budowę. W zasadzie jest to tylko ciąg stałych tłumików, z których każdy składa się z trzech rezystorów, wybieranych w pewnych kombinacjach. Rozwiązanie takie sprawdza się dobrze przy niskich częstotliwościach, np. poniżej 2 MHz, ale przy wyższych częstotliwości sygnał będzie przepływał różnymi ścieżkami, utrudniając osiągnięcie 1 μV na wyjściu.
Czy taki tłumik spełnia swoje zadanie? Tak i nie. Przy 2 MHz i poniżej, maksymalne tłumienie wynosi 110 dB, ale gdy dojdziemy do 75 MHz, tłumienie wyniesie tylko 81 dB. Dla wejścia 0 dBm najniższy poziom wyjściowy wyniesie więc 20 μV RMS. Jednak dodanie jednego stałego tłumika 30 dB do jego wyjścia pozwoli osiągnąć tłumienie 110 dB i nadal daje spory zakres regulacji, więc uważam to za rozwiązanie dość dobre. Wynika to z faktu, że przy wyższych częstotliwościach pojemność rozproszona i indukcyjność stają się bardziej znaczące. Ponadto ścieżki płytki drukowanej działają jak anteny i emitują energię, która jest odbierana dalej w łańcuchu tłumika.
Profesjonalne generatory sygnału z tłumikami wykorzystują rozległe ekranowanie wewnętrzne, aby zmniejszyć takie efekty. W przypadku domowego sprzętu jest to niezbyt praktyczne. Dlatego nie wbudowałem tłumika w generator sygnału, lecz w oddzielną obudowę z odlewanego ciśnieniowo aluminium. W generatorze sygnału znajduje się zbyt wiele częstotliwości radiowych, co utrudniłoby odizolowanie sekcji tłumika.
Schemat tłumika przedstawiono na rysunku 3. Sygnał jest doprowadzany przez złącze CON4, a następnie przechodzi przez dziesięć przełączanych za pomocą przekaźników DPDT RLY1...RLY10 sekcji tłumika przed dotarciem do złącza wyjściowego CON5. Sekcje te tłumią o 1 dB, 2 dB, 3 dB, 5 dB, 10 dB (dwukrotnie) i 20 dB (czterokrotnie).
Idealne wartości rezystancji dla tych tłumików nie mieszczą się w standardowym szeregu, więc wybrałem najbliższe wartości standardowe, co skutkuje niewielkimi niedokładnościami.
Gdy przekaźnik jest odłączony od zasilania, sygnał przechodzi przez normalnie zwarte styki. Jeśli przekaźnik jest załączony, sygnał przechodzi przez sekcję tłumika rezystancyjnego.
Enkoder obrotowy służy do regulacji wymaganego tłumienia w krokach co 1 dB lub 5 dB, przełączanych przez naciśnięcie zintegrowanego w nim przycisku. Oprogramowanie układowe w mikrokontrolerze ATMega168 lub ATMega328 przekłada tłumienie na przełączanie odpowiedniego zestawu przekaźników.
Na przykład, aby wybrać 35 dB, zasilone zostaną przekaźniki 3, 6 i 7. Aby zapobiec drganiom styków przekaźników podczas obracania wału enkodera, po wybraniu numeru następuje krótkie opóźnienie przed włączeniem i wyłączeniem odpowiednich przekaźników. Cewka każdego przekaźnika jest przełączana za pomocą małosygnałowego MOSFET-a.
Być może zauważyłeś, że nie ma diod zabezpieczających przed wstecznym napięciem EEMF cewek przekaźnika podczas wyłączania. Jest to nieco nietypowe rozwiązanie, ale pozwalające zmniejszyć liczbę komponentów. Można tak zrobić tylko wtedy, gdy MOSFET-y mogą działać przy wysokich napięciach dren-źródło, aby wytrzymać skoki napięcia spowodowane rozpraszaniem pól magnetycznych cewki przekaźnika. Więcej szczegółów na ten temat znajduje się w poniższej sekcji „MOSFET-y z certyfikatem lawinowym”.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
