Сеть Zobel

Для волнового фильтра, изобретенного Зобелем и иногда названного в его честь, см. M-производные фильтры .

Сети Zobel - это тип секции фильтра, основанный на принципе проектирования импеданса изображения . Они названы в честь Отто Зобеля из Bell Labs , опубликовавшего в 1923 году статью о фильтрах изображений, на которую часто ссылаются. ^[1] Отличительной чертой сетей Зобеля является то, что входной импеданс фиксируется в конструкции независимо от передаточной функции . Эта характеристика достигается за счет гораздо большего количества компонентов по сравнению с другими типами секций фильтра. Импеданс обычно указывается как постоянный и чисто резистивный . По этой причине сети Zobel также известны каксети постоянного сопротивления . Однако возможно любое сопротивление, достигаемое с помощью дискретных компонентов.

Сети Zobel ранее широко использовались в телекоммуникациях для сглаживания и расширения частотной характеристики медных наземных линий, создавая более производительную линию, чем та, которая изначально предназначалась для обычного телефонного использования. Аналоговые технологии уступили место цифровым, и сейчас они мало используются.

Когда она используется для компенсации реактивной части импеданса громкоговорителя , ее иногда называют ячейкой Бушро . В этом случае только половина сети реализована в виде фиксированных компонентов, а другая половина - это действительная и мнимая составляющие импеданса громкоговорителя . Эта сеть больше похожа на схемы коррекции коэффициента мощности, используемые в распределении электроэнергии, отсюда и связь с именем Бушро.

Обычная форма схемы сетей Zobel - это мостовая T-сеть . Этот термин часто используется для обозначения сети Zobel, иногда неправильно, если реализация схемы не является мостовой T.

Инженеры BBC выравнивали звук на стационарных телефонах примерно в 1959 году. Коробки с двумя большими черными дисками в верхней части стоек для оборудования представляют собой регулируемые эквалайзеры Zobel. Они используются как для временных внешних линий вещания, так и для проверки расчетов инженера перед строительством постоянных блоков.

Части этой статьи или раздела полагаться на знания читателя комплексного импеданса представления конденсаторов и катушек индуктивности и на знании частотной области представления сигналов .

Вывод [ править ]

Основа сети Zobel - это сбалансированная мостовая схема, показанная на схеме справа. Условие баланса таково:

${\ displaystyle {\ frac {Z} {Z_ {0}}} = {\ frac {Z_ {0}} {Z '}}}$

Если это выражается в терминах нормализованного Z ₀  = 1, как это обычно делается в таблицах фильтров, то условие баланса простое;

${\ displaystyle Z = {\ frac {1} {Z '}}}$

Или это просто обратное, или двойное сопротивление в .${\ displaystyle \ scriptstyle Z '}$${\ displaystyle \ scriptstyle Z}$

Импеданс Z _{B перемычки} проходит через точки баланса и, следовательно, не имеет потенциала через него. Следовательно, он не потребляет ток, и его значение не влияет на работу схемы. Его значение часто выбирается равным Z ₀ по причинам, которые станут понятны при обсуждении мостовых Т-цепей далее.

Входное сопротивление [ править ]

Входной импеданс определяется как

${\ displaystyle {\ frac {1} {Z _ {\ text {in}}}} = {\ frac {1} {Z_ {0} + Z '}} + {\ frac {1} {Z + Z_ {0 }}}}$

Подставляя условие баланса,

${\ Displaystyle Z '= {\ гидроразрыва {Z_ {0} ^ {2}} {Z}}}$

дает

${\ Displaystyle Z _ {\ текст {in}} = Z_ {0}}$

Входное сопротивление можно сделать чисто резистивным, установив

${\ Displaystyle Z_ {0} = R_ {0} \! \,}$

Тогда входной импеданс будет реальным и не будет зависеть от ω в полосе и вне полосы независимо от выбранной сложности секции фильтра.

Передаточная функция [ править ]

Если Z ₀ в правом нижнем углу моста принять за выходную нагрузку, то передаточная функция V _o / V _in может быть рассчитана для секции. В этом расчете необходимо учитывать только правую ветвь. Причину этого можно увидеть, если учесть, что через Z _B нет тока . Ни один ток, протекающий через левую ветвь, не попадет в нагрузку. Следовательно, ветвь lhs не может повлиять на вывод. Это определенно влияет на входное сопротивление (и, следовательно, на напряжение на входных клеммах), но не на передаточную функцию. Теперь можно легко увидеть, что передаточная функция:

${\ Displaystyle А (\ omega) = {\ гидроразрыва {Z_ {0}} {Z + Z_ {0}}}}$

Реализация Bridged T [ править ]

Импеданс нагрузки на самом деле является импедансом следующего каскада или линии передачи, и его можно разумно опустить на принципиальной схеме. Если мы также установим;

${\ Displaystyle Z_ {B} = Z_ {0} \, \!}$

тогда получается схема справа. Это называется мостовой Т-цепью, потому что импеданс Z, как видно, «перемыкает» через Т-часть. Назначение Z _B  =  Z ₀ - сделать секцию фильтра симметричной. Это имеет то преимущество, что тогда он будет иметь одинаковый импеданс Z ₀ как на входе, так и на выходе.

Типы разделов [ править ]

Секция фильтра Цобеля может быть реализована для низких, высоких, полосовых или полосовых частот. Также можно реализовать аттенюатор с плоской частотной характеристикой. Последнее имеет некоторое значение для практических разделов фильтров, описанных ниже.

Аттенюатор [ править ]

Для секции аттенюатора Z просто

${\ Displaystyle Z = R \, \!}$

и,

${\ Displaystyle Z '= R' = {\ гидроразрыва {R_ {0} ^ {2}} {R}}}$

Затухание в разрезе определяется выражением;

${\ displaystyle L = 20 \ log \ left ({\ frac {R} {R_ {0}}} + 1 \ right) \, {\ text {dB}}}$

Низкий проход [ править ]

Для секции фильтра нижних частот Z - это катушка индуктивности, а Z  '- конденсатор;

${\ Displaystyle Z = я \ омега L \! \,}$

и

${\ Displaystyle Z '= {\ гидроразрыва {1} {я \ omega C'}}}$

куда

${\displaystyle C'={\frac {L}{R_{0}^{2}}}}$

Передаточная функция секции определяется выражением

${\displaystyle A(\omega )={\frac {R_{0}}{i\omega L+R_{0}}}}$

Точка 3 дБ возникает, когда ωL = R _0, поэтому частота среза 3 дБ определяется выражением

${\displaystyle \omega _{c}={\frac {R_{0}}{L}}}$

где ω находится в полосе заграждения значительно выше ω _c ,

${\displaystyle A(\omega )\approx {\frac {R_{0}}{i\omega L}}}$

из этого видно, что A ( ω ) падает в полосе заграждения на классических 6 дБ / 8ve (или 20 дБ / декаду).

Высокий проход [ править ]

Для секции фильтра верхних частот Z - это конденсатор, а Z ' - катушка индуктивности:

${\displaystyle Z={\frac {1}{i\omega C}}}$

и

${\displaystyle Z'=i\omega L'\!\,}$

куда

${\displaystyle L'=CR_{0}^{2}\!\,}$

Передаточная функция секции определяется выражением

${\displaystyle A(\omega )={\frac {i\omega CR_{0}}{1+i\omega CR_{0}}}}$

Точка 3 дБ возникает при Пс  = ¹ / _{R 0} , так что 3 дБ Частота среза задается

${\displaystyle \omega _{c}={\frac {1}{CR_{0}}}}$

В полосе остановки,

${\displaystyle A(\omega )\approx i\omega CR_{0}}$

падает на 6 дБ / 8ve с уменьшением частоты.

Band Pass [ править ]

Для секции полосового фильтра Z - это последовательный резонансный контур, а Z ' - шунтирующий резонансный контур;

${\displaystyle Z=i\omega L+{\frac {1}{i\omega C}}}$

и

${\displaystyle Y'={\frac {1}{Z'}}=i\omega C'+{\frac {1}{i\omega L'}}}$

Передаточная функция секции определяется выражением

${\displaystyle A(\omega )={\frac {i\omega CR_{0}}{1+i\omega CR_{0}-\omega ^{2}LC}}}$

Точка 3 дБ возникает, когда | 1 -  ω ² LC | =  ωCR _0, поэтому частоты среза 3 дБ задаются выражением

${\displaystyle \omega _{c}={\frac {1}{2LC}}\left(\pm R_{0}C+{\sqrt {R_{0}^{2}C^{2}+4LC}}\right)}$

из которого можно определить центральную частоту ω _m и ширину полосы частот Δ ω :

${\displaystyle {\begin{aligned}\Delta \omega &={\frac {R_{0}}{L}}\\\omega _{m}&={\sqrt {{\frac {R_{0}^{2}}{4L^{2}}}+{\frac {1}{LC}}}}\end{aligned}}}$

Обратите внимание, что это отличается от резонансной частоты

${\displaystyle \omega _{0}={\sqrt {\frac {1}{LC}}}}$

отношения между ними определяются

${\displaystyle \omega _{m}^{2}=\left({\frac {\Delta \omega }{2}}\right)^{2}+\omega _{0}^{2}}$

Остановка полосы [ править ]

Для секции полосового фильтра Z - это шунтирующий резонансный контур, а Z ' - последовательный резонансный контур:

${\displaystyle Y={\frac {1}{Z}}=i\omega C+{\frac {1}{i\omega L}}}$

и

${\displaystyle Z'=i\omega L'+{\frac {1}{i\omega C'}}}$

Передаточную функцию и полосу пропускания можно найти по аналогии с полосой пропускания.

${\displaystyle \Delta \omega ={\frac {1}{CR_{0}}}}$

И,

${\displaystyle \omega _{m}={\sqrt {\left({\frac {1}{2R_{0}C}}\right)^{2}+{\frac {1}{LC}}}}}$

Практические разделы [ править ]

Сети Zobel редко используются для традиционной частотной фильтрации. Другие типы фильтров значительно более эффективны для этой цели. Zobels находит свое применение в приложениях для выравнивания частот, особенно на линиях передачи. Трудность с линиями передачи заключается в том, что полное сопротивление линии меняется сложным образом по всему диапазону, и его сложно измерить. Для большинства типов фильтров это изменение импеданса вызовет значительную разницу в отклике от теоретического, и его математически трудно компенсировать, даже если предположить, что импеданс известен точно. Однако, если используются сети Zobel, необходимо только измерить отклик линии на фиксированную резистивную нагрузку, а затем разработать эквалайзер для ее компенсации.Совершенно необязательно вообще что-либо знать об импедансе линии, поскольку сеть Zobel будет иметь точно такое же сопротивление к линии, что и измерительные приборы. Следовательно, его реакция будет точно такой, как предсказано теоретически. Это огромное преимущество там, где требуются высококачественные линии с плоскими частотными характеристиками.

Основная потеря [ править ]

Для звуковых линий всегда необходимо комбинировать компоненты L / C-фильтра с компонентами резистивного аттенюатора в одной секции фильтра. Причина этого в том, что обычная стратегия проектирования состоит в том, чтобы требовать, чтобы секция ослабляла все частоты до уровня частоты в полосе пропускания с самым низким уровнем. Без резисторных компонентов фильтр, по крайней мере теоретически, неограниченно увеличивал бы затухание. Затухание в полосе заграждения фильтра (то есть предельное максимальное затухание) упоминается как «основные потери» секции. Другими словами, плоская часть полосы ослабляется основными потерями до уровня падающей части полосы, которую требуется выровнять. Следующее обсуждение практических разделов относится, в частности, к линиям передачи звука.

Спад на 6 дБ / октаву [ править ]

Высокочастотный отклик сети Zobel на различные основные потери. Нормализовано до и${\displaystyle \scriptstyle R_{0}\;=\;1}$${\displaystyle \scriptstyle \omega _{c}\;=\;1}$

Наиболее существенный эффект, который необходимо компенсировать, заключается в том, что на некоторой частоте среза линейная характеристика начинает спадать, как простой фильтр нижних частот. Эффективная полоса пропускания линии может быть увеличена с помощью секции, которая представляет собой фильтр верхних частот, согласованный с этим спадом, в сочетании с аттенюатором. В плоской части полосы пропускания значима только аттенюаторная часть секции фильтра. Устанавливается на затухание, равное уровню самой высокой интересующей частоты. Все частоты до этого момента будут выровнены ровно до ослабленного уровня. Выше этой точки выходной сигнал фильтра снова начнет снижаться.

Несовпадающие строки [ править ]

Довольно часто в телекоммуникационных сетях цепь состоит из двух участков линии, которые не имеют одинакового волнового сопротивления . Например, 150 Ом и 300 Ом. Одним из следствий этого является то, что спад может начинаться с 6 дБ / октаву на начальной частоте среза , но затем может внезапно стать круче. Эта ситуация требует (по крайней мере) двух высокочастотных секций, чтобы каждая из них работала по-разному .${\displaystyle \scriptstyle f_{c1}}$${\displaystyle \scriptstyle f_{c2}}$${\displaystyle \scriptstyle f_{c}}$

Неровности и провалы [ править ]

Неровности и провалы в полосе пропускания можно компенсировать с помощью полосовой и полосовой пропускания соответственно. Опять же, требуется элемент аттенюатора, но обычно он меньше, чем требуется для спада. Эти аномалии в полосе пропускания могут быть вызваны несовпадением линейных сегментов, как описано выше. Провалы также могут быть вызваны колебаниями температуры земли.

Спад трансформатора [ править ]

Иногда включается низкочастотная секция для компенсации чрезмерного спада линейного трансформатора на низкочастотной стороне. Однако этот эффект обычно очень мал по сравнению с другими эффектами, отмеченными выше.

Низкочастотные секции обычно имеют индукторы высокой мощности. Такие индукторы имеют много витков и, следовательно, имеют значительное сопротивление. Чтобы поддерживать постоянное сопротивление секции на входе, двойная ветвь моста T должна содержать двойное сопротивление паразитного сопротивления, то есть резистор, включенный параллельно конденсатору. Даже с компенсацией паразитное сопротивление все еще имеет эффект вносимого затухания на низких частотах. Это, в свою очередь, приводит к небольшому уменьшению подъемной силы НЧ, которую в противном случае создавала бы секция. Основные потери секции могут быть увеличены на ту же величину, что и паразитное сопротивление, и это вернет достигнутую подъемную силу LF к рассчитанной.

Компенсация сопротивления катушки индуктивности не является такой проблемой на высоких частотах, где катушки индуктивности будут иметь меньший размер. В любом случае, для секции верхних частот индуктор включен последовательно с основным резистором потерь, и паразитное сопротивление может быть просто вычтено из этого резистора. С другой стороны, метод компенсации может потребоваться для резонансных секций, особенно резонатор с высокой добротностью, используемый для подъема очень узкой полосы. Для этих секций стоимость индукторов также может быть большой.

Температурная компенсация [ править ]

Фильтр верхних частот с регулируемым затуханием может использоваться для компенсации изменений температуры земли. Температура грунта меняется очень медленно по сравнению с температурой поверхности. Для аудиоприложений корректировки обычно требуются всего 2–4 раза в год.

Типичная цепочка фильтров [ править ]

Типичный полный фильтр будет состоять из нескольких секций Зобеля для спада, провалов частоты и температуры, за которыми следует секция плоского аттенюатора, чтобы снизить уровень до стандартного. За ним следует усилитель с фиксированным усилением, чтобы вернуть сигнал до приемлемого уровня, обычно 0 дБн . Коэффициент усиления усилителя обычно не превышает 45 дБ . Если больше, то усиление линейного шума сведет на нет качественные преимущества улучшенной полосы пропускания. Этот предел усиления существенно ограничивает то, насколько полоса пропускания может быть увеличена этими методами. Ни одна часть полосы входящего сигнала не будет усилена на полные 45 дБ . 45 дБскладывается из потерь в линии в плоской части спектра плюс основные потери в каждом разделе. В общем, каждая секция будет иметь минимальные потери в другой полосе частот, поэтому усиление в этой полосе будет ограничено основными потерями только этой одной секции фильтра, предполагая незначительное перекрытие. Типичный выбор для R ₀ - 600 Ом. Трансформатор хорошего качества (обычно необходимый, но не показанный на схеме), известный как повторяющаяся катушка , находится в начале цепи, где заканчивается линия.

Другие реализации раздела [ править ]

Помимо Bridged T, существует ряд других возможных форм разделов, которые можно использовать.

L-секции [ править ]

Как упоминалось выше, можно установить любое желаемое сопротивление, не влияя на входное сопротивление. В частности, установка либо на разомкнутую цепь, либо на короткое замыкание приводит к упрощенной схеме секций, называемой L-секциями. Они показаны выше для случая высокочастотной секции с основными потерями.${\displaystyle \scriptstyle Z_{B}}$

Входной порт по-прежнему имеет импеданс (при условии, что выход завершен ), но выходной порт больше не имеет постоянного импеданса. Как L-секции разомкнутой цепи, так и L-секции короткого замыкания могут быть поменяны местами, так что затем это отображается на выходе, а переменное сопротивление - на входе.${\displaystyle \scriptstyle R_{0}}$${\displaystyle \scriptstyle R_{0}}$${\displaystyle \scriptstyle R_{0}}$

Чтобы сохранить преимущества постоянного импеданса сетей Zobel, порт с переменным импедансом не должен быть обращен к импедансу линии. Он также не должен находиться напротив порта с переменным импедансом другого L-образного сечения. Лицом к усилителю допустимо, поскольку входной импеданс усилителя обычно находится в допустимых пределах. Другими словами, переменный импеданс не должен сталкиваться с переменным импедансом.${\displaystyle \scriptstyle R_{0}}$

Сбалансированный мостовой Т [ править ]

Описанные здесь сети Zobel могут использоваться для выравнивания наземных линий, состоящих из витой пары или кабелей типа « звезда» . Симметричная схема природа этих линий обеспечивает хороший коэффициент подавления синфазного (CMRR). Для поддержания CMRR цепи, подключенные к линии, должны поддерживать баланс. По этой причине иногда требуются сбалансированные версии сетей Zobel. Это достигается за счет уменьшения вдвое импеданса последовательных компонентов и последующего помещения идентичных компонентов в обратную ветвь цепи.

Сбалансированные кесарево сечение [ править ]

AC-секция - это сбалансированная версия L-секции. Баланс достигается тем же способом, что и у сбалансированной полностью мостовой Т-образной секции, помещая половину последовательного импеданса в общий проводник. С-образные сечения, как и L-образные сечения, из которых они получены, могут быть как открытого, так и короткого замыкания. Те же ограничения применяются к C-образным секциям относительно импедансных выводов, что и к L-образным секциям.

X-раздел [ править ]

Можно преобразовать T-сечение с мостиком в решетку или X-сечение (см . Теорему Бартлетта о делении пополам ). ^[2] X-секция - это своего рода мостовая схема, но обычно ее рисуют в виде решетки, отсюда и название. Его топология делает его внутренне сбалансированным, но он никогда не используется для реализации фильтров постоянного сопротивления описанного здесь типа из-за увеличенного количества компонентов. Увеличение количества компонентов является результатом процесса преобразования, а не баланса. Однако существует одно распространенное применение этой топологии - фазовый выравниватель на решетке , который также имеет постоянное сопротивление и также был изобретен Зобелем. Эта схема отличается от описанных здесь тем, что мостовая схема обычно не находится в сбалансированном состоянии.

Половинки [ править ]

Что касается фильтров с постоянным сопротивлением, термин «полусекция» имеет несколько иное значение, чем другие виды фильтров изображения. Обычно половину секции формируют путем прорезания средней точки последовательного импеданса и шунтовой проводимости полного участка лестничной сети . Это буквально половина раздела. Здесь, однако, есть несколько иное определение. Полусекция - это либо последовательный импеданс (последовательная полусекция), либо полная проводимость шунта (полусекция шунта), которая при подключении между источником и нагрузкой с импедансами R ₀ приведет к той же передаточной функции, что и некоторая произвольная цепь постоянного сопротивления. Цель использования половинных секций заключается в том, что та же функциональность достигается за счет значительного сокращения количества компонентов.

Если постоянное сопротивление цепи имеет входной V _в , то генератор с сопротивлением R ₀ должно иметь напряжение разомкнутой цепи Е = 2V _в для того , чтобы произвести V _в на входе цепи постоянного сопротивления. Если теперь заменить цепь постоянного сопротивления на импеданс 2Z, как на диаграмме выше, то простой симметрией можно увидеть, что напряжение V _in появится на полпути вдоль импеданса 2Z. Выход этой схемы теперь можно рассчитать как,

${\displaystyle {\frac {V_{O}}{V_{in}}}={\frac {R_{0}}{Z+R_{0}}}}$

который в точности совпадает с T-образным мостом с последовательным элементом Z. Последовательная полусекция, таким образом, представляет собой последовательное сопротивление 2Z. По соответствующим рассуждениям, шунт половинной секция представляет собой шунт сопротивление ¹ / ₂ Z»(или в два раза больше допуска).

Следует подчеркнуть, что эти полусекции далеко не постоянное сопротивление. Они имеют ту же передаточную функцию, что и сеть с постоянным сопротивлением, но только при правильном подключении. Эквалайзер не даст хороших результатов, если полусекция будет обращена к линии, поскольку линия будет иметь переменный (и, вероятно, неизвестный) импеданс. Точно так же две полусекции не могут быть напрямую соединены друг с другом, поскольку обе они будут иметь переменные импедансы. Однако, если между двумя переменными импедансами установить достаточно большой аттенюатор, это будет иметь эффект маскировки эффекта. Аттенюатор высокого значения будет иметь входное сопротивление${\displaystyle \scriptstyle \approx R_{0}}$независимо от того, какой оконечный импеданс на другой стороне. В показанном выше примере практической цепи в цепи требуется аттенюатор на 22 дБ. Он не обязательно должен находиться в конце цепи, его можно разместить в любом месте и использовать для маскировки двух несовпадающих сопротивлений. Его также можно разделить на две или несколько частей и использовать для маскировки более чем одного несоответствия.

Сети Zobel и драйверы громкоговорителей [ править ]

См. Также ячейку Бушро.

Сети Zobel можно использовать для того, чтобы импеданс, который громкоговоритель представляет на выходе усилителя, выглядел как постоянное сопротивление. Это благоприятно сказывается на характеристиках усилителя. Импеданс громкоговорителя частично резистивный. Сопротивление представляет собой энергию, передаваемую от усилителя к звуковому выходу, плюс некоторые тепловые потери в громкоговорителе. Однако динамик также обладает индуктивностью из-за обмоток его катушки. Таким образом, импеданс громкоговорителя обычно моделируется как последовательно соединенный резистор и катушка индуктивности. Параллельная схема последовательного резистора и конденсатора правильных номиналов образует мост Зобеля. Выбор обязательно, потому что центральная точка между индуктором и резистором недоступна (и, по сути, фиктивна - резистор и индуктор разнесены${\displaystyle \scriptstyle R_{B}\;=\;\infty }$количества, как в линии передачи ). Громкоговоритель можно более точно смоделировать с помощью более сложной эквивалентной схемы. Компенсирующая сеть Zobel также станет более сложной в той же степени. ^[3]

Обратите внимание, что схема будет работать так же хорошо, если поменять местами конденсатор и резистор. В этом случае схема больше не является симметричным мостом Зобеля, но очевидно, что импеданс не изменился. Же схема могла бы прийти путем проектирования из Boucherot по минимизации реактивной мощности точки зрения. При таком подходе к конструкции нет никакой разницы в порядке расположения конденсатора и резистора, и ячейку Бушро можно считать более точным описанием.

Видеоэквалайзеры [ править ]

Сети Zobel могут использоваться для выравнивания линий видео, а также аудио линий. Однако есть заметно разный подход к двум типам сигналов. Разницу в характеристиках кабеля можно резюмировать следующим образом:

• Видео обычно использует коаксиальный кабель, который требует несбалансированной топологии для фильтров, тогда как аудио обычно использует витую пару, которая требует сбалансированной топологии.
• Для видео требуется более широкая полоса пропускания и более жесткая спецификация дифференциальной фазы, что, в свою очередь, приводит к более жестким габаритным характеристикам кабеля.
• Более жесткие спецификации видеокабеля имеют тенденцию обеспечивать практически постоянный характеристический импеданс в широком диапазоне (обычно номинально 75 Ом). С другой стороны, аудиокабель может иметь номинальное сопротивление 600 Ом (300 Ом и 150 Ом также являются стандартными значениями), но на самом деле он будет измерять это значение только при 800 Гц. На более низких частотах он будет намного выше, а на более высоких частотах будет более низкий и более реактивный.

График отклика видеостроки, показывающий типичный отклик${\displaystyle \scriptstyle {\sqrt {f}}}$

• Эти характеристики приводят к более плавному, более качественному отклику для видеострок без каких-либо неприятных разрывов, обычно встречающихся с аудиолиниями. Эти разрывы частотной характеристики часто вызваны привычкой телекоммуникационных компаний формировать соединение путем соединения двух более коротких линий с различным характеристическим сопротивлением. С другой стороны, видеостроки имеют тенденцию плавно спадать с частотой предсказуемым образом.

Этот более предсказуемый отклик видео позволяет использовать другой подход к дизайну. Видеоэквалайзер построен как одинарная мостовая T-секция, но с более сложной сетью для Z. Для коротких линий или для подстроечного эквалайзера может использоваться топология фильтра Боде. Для более длинных линий может использоваться сеть с топологией фильтра Кауэра . Еще одним фактором, способствующим этому подходу, является тот факт, что видеосигнал занимает большое количество октав, около 20 или около того. Если уравнять с простыми базовыми секциями, потребуется большое количество секций фильтра. Простые секции обычно предназначены для выравнивания диапазона в одну или две октавы.

Эквалайзер Боде [ править ]

Сеть Боде, как и сеть Зобеля, представляет собой симметричную мостовую T-сеть, которая удовлетворяет условию постоянного k . Однако он не соответствует условию постоянного сопротивления, то есть мост не сбалансирован. ^[4] Любая импедансная сеть Z может использоваться в сети Боде, как и в сети Зобеля, но наиболее распространена секция верхних частот, показанная для коррекции высоких частот. Сеть Боде, оканчивающаяся переменным резистором, может быть использована для создания переменного импеданса на входных клеммах сети. Полезным свойством этой сети является то, что входной импеданс может изменяться от емкостного импеданса через чисто резистивный импеданс до индуктивного импеданса, и все это путем регулировки одного потенциометра нагрузки , R _L. Мостовой резистор R ₀ выбирается равным номинальному импедансу, так что в особом случае, когда R _L установлен на R _0, сеть ведет себя как сеть Цобеля, и Z _in также равно R ₀ .

Сеть Боде используется в эквалайзере путем соединения всей сети таким образом, чтобы входное сопротивление сети Боде, Z _in , было последовательно с нагрузкой. Поскольку импеданс сети Боде может быть емкостным или индуктивным, в зависимости от положения регулировочного потенциометра, отклик может быть повышением или срезанием полосы частот, на которую он воздействует. Передаточная функция этого устройства:

${\displaystyle A(\omega )={\frac {R_{0}}{Z_{in}+R_{0}}}}$

Эквалайзер Боде можно преобразовать в фильтр с постоянным сопротивлением, используя всю сеть Боде в качестве ветви Z сети Зобеля, в результате чего получается довольно сложная сеть мостовых T-сетей, встроенных в больший мост T. в той же передаточной функции, отметив, что передаточная функция эквалайзера Боде идентична передаточной функции общей формы эквалайзера Зобеля. Обратите внимание, что двойная цепь моста постоянного сопротивления T является идентичной цепью. Таким образом, двойная сеть Боде является той же самой сетью, за исключением сопротивления нагрузки R _L , которое в двойной цепи должно быть обратным, R _L '. Для настройки эквалайзера R _L и R _L«Должен быть ополчились, или иным образом храниться на стадии таким образом, что , как R _L увеличивает R _L » будет уменьшаться , и наоборот.

Эквалайзер Кауэра [ править ]

Чтобы выровнять длинные видеостроки, сеть с топологией Кауэра используется в качестве импеданса Z цепи постоянного сопротивления Цобеля. Подобно тому, как входной импеданс сети Боде используется в качестве импеданса Z сети Зобеля для формирования эквалайзера Зобеля-Боде, входной импеданс сети Кауэра используется для создания эквалайзера Зобеля-Кауэра. Эквалайзер необходим для коррекции затухания, возрастающего с частотой, и для этого требуется лестничная схема Кауэра, состоящая из последовательных резисторов и шунтирующих конденсаторов. Необязательно, может быть катушка индуктивности, включенная последовательно с первым конденсатором, который увеличивает выравнивание на верхнем конце из-за более крутого наклона, возникающего при приближении к резонансу. Это может потребоваться на более длинных линиях. Шунтирующий резистор R ₁ обеспечивает основные потери сети Zobel обычным способом.

Дубликат RC-цепи Кауэра - это LR-сеть Кауэра, которая требуется для импеданса Z ', как показано в примере. С этим эквалайзером настройка немного проблематична. Для поддержания постоянного сопротивления пары компонентов C ₁ / L ₁ ', C ₂ / L ₂'и т. д., должны оставаться двойными импедансами при настройке компонента, поэтому обе части пары должны регулироваться вместе. С эквалайзером Zobel Bode это простой вопрос объединения двух горшков вместе - конфигурация компонентов, доступная в готовом виде. Однако объединение переменного конденсатора и катушки индуктивности не очень практичное решение. Эти эквалайзеры, как правило, изготавливаются «вручную», одним из решений является выбор конденсаторов для испытаний и установка фиксированных значений в соответствии с измерениями, а затем регулировка катушек индуктивности до достижения необходимого соответствия. Самый дальний элемент лестницы от точки движения выравнивает самую низкую интересующую частоту.Это регулируется в первую очередь, так как это также будет влиять на более высокие частоты, и оттуда постепенно повышаются частоты, двигаясь вдоль лестницы к точке движения.

См. Также [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с сетями Zobel .

• Топология электронного фильтра
• Импеданс изображения
• Фильтры постоянного k
• фильтры на основе m
• Ячейка Бушро

Ссылки [ править ]