电阻衰减器设计

出处:维库电子市场网 发布于:2023-03-30 16:29:43

    这个额外的电阻元件使电路能够通过所需的衰减来降低信号电平,而不会改变电路的特性阻抗,因为信号似乎“桥接”了 T-pad 网络。此外,原始 T-pad 的两个串联电阻始终等于输入源和输出负载阻抗。“桥接 T 型衰减器”( T )的电路  如下所示。
    桥接-T 衰减器电路桥接-T衰减器电路电阻器R3形成跨越标准 T-pad 衰减器的桥接网络。两个串联电阻器R1被选择为等于源/负载线阻抗。桥接 T 衰减器相对于其 T 焊盘表亲的一个主要优势是桥接 T 焊盘倾向于将自身与传输线特性阻抗相匹配。
    然而,桥接 T 衰减器电路的一个缺点是衰减器要求其输入或源阻抗 (  Z S  ) 等于其输出或负载阻抗 (  Z L  ),因此不能用于阻抗匹配。
    桥接 T 型衰减器的设计与标准 T-pad 衰减器一样简单。两个串联电阻的值等于线路特性阻抗,因此无需计算。然后,用于计算并联分流电阻器和用于在任何所需衰减下进行阻抗匹配的桥接 T 衰减器电路的附加桥接电阻器的方程式如下:
    桥接 T 衰减器方程桥接 T 衰减器电阻值其中:K是阻抗因数,Z是源阻抗或负载阻抗。
    桥接-T 衰减器示例 No1需要一个桥接 T 衰减器来将 8Ω 音频信号线的电平降低 4dB。计算所需电阻器的值。
    衰减器值然后电阻器R1等于 8Ω 线路阻抗,电阻器R2等于 13.7Ω,桥接电阻器R3等于 4.7Ω,或接近的优选值。
    与标准T-pad衰减器一样,随着电路所需衰减量的增加,电阻R3的串联桥阻抗值也增加,而电阻R2的并联分流阻抗值减小。这是在相等阻抗之间使用的对称桥接 T 衰减器电路的特性。
    可变桥接 T 衰减器我们已经看到,可以设计一个对称的桥接 T 型衰减器来将信号衰减固定量,同时匹配信号线的特性阻抗。希望现在我们知道桥接 T 衰减器电路由四个电阻元件组成,两个与信号线的特性阻抗匹配,另外两个我们计算给定的衰减量。
    但是,通过用电位器或电阻开关替换两个衰减器电阻元件,我们可以将固定衰减器垫转换为预定衰减范围内的可变衰减器,如图所示。
    可变桥接 T 衰减器可变桥接 T 衰减器所以使用上面的例子。如果我们希望可变桥接 T 衰减器在 8Ω 音频线路上运行,其衰减可在 -2dB 至 -20dB 范围内调节,因此我们需要的电阻值为:
    -2dB 时的电阻值-2dB衰减电阻值-20dB 时的电阻值-20dB衰减电阻值可以看出衰减-2dB所需的电阻为31Ω。在 -20dB 时变为 72Ω。所以我们可以用两个 100Ω 的电位器代替固定值电阻器,因为我们需要的值是 72Ω。因此,我们可以为VR1使用一个电位器,为VR2使用第二个电位器。
    但是不是调整两个不同的电位器来找到所需的衰减量,两个电位器可以用一个机械连接的 100Ω“双联”电位器代替,这样每个电阻的值相对于其他因为电位器从 2dB 调整到 20dB,如下所示。
    完全可调衰减器可调衰减器通过仔细校准双联电位器,我们可以在我们的简单示例中轻松生成一个在 -2dB 至 -20dB 范围内完全可调的桥接 T 型衰减器。
    改变电位器的电阻值以适应信号线的特性阻抗,理论上任何数量的可变衰减都是可能的。然后我们可以通过使用VR1a和VR1b的电位计电阻从零到无穷大的整个范围来调整衰减。然而实际上,衰减低至约 -30dB 是单个可变无源桥接 T 型衰减器的极限,因为电阻值变得太小。噪声失真也是一个问题。
    将这个想法更进一步,我们还可以通过用固定值电阻和联动旋转开关、翘板开关或按钮开关代替电位器来生产可步进桥接 T 衰减器电路,并通过切换适当的电阻,衰减可以逐步增加或减少。例如,使用我们上面的 8Ω 传输线阻抗示例。
    我们可以计算出衰减在 2dB 到 20dB 之间的各个电桥电阻和并联分流电阻。但和以前一样,为了节省数学运算,我们可以为构建 8Ω、50Ω 或 75Ω 可切换衰减器电路所需的串联电桥和并联分流阻抗值制作表格。桥接电阻R2和并联分流电阻R3的计算值如下所示。
    衰减器电阻值分贝损失K因子 8Ω线路阻抗 50Ω线路阻抗 75Ω线路阻抗R2R3R2R3R2R32.01.258930.9Ω2.1Ω193.1Ω12.9Ω289.7Ω19.4Ω4.01.584913.7Ω4.7Ω85.5Ω29.2Ω128.2Ω43.9Ω6.01.99538.0Ω8.0Ω50.2Ω49.8Ω75.4Ω74.6Ω8.02.51195.3Ω12.1Ω33.1Ω75.6Ω49.6Ω113.4Ω10.03.16233.7Ω17.3Ω23.1Ω108.1Ω34.7Ω162.2Ω12.03.98112.7Ω23.8Ω16.8Ω149.1Ω25.2Ω223.6Ω16.06.30961.5Ω42.5Ω9.4Ω265.5Ω14.1Ω398.2Ω20.010.000.9Ω72.0Ω5.6Ω450.0Ω8.3Ω675.0Ω请注意,电路的两个固定串联电阻R1始终等于传输线的特性阻抗。
    以我们的 8Ω 传输线为例,我们可以使用表中计算的电阻值构建一个可切换的桥接 T 型衰减器电路,如下所示。
    可切换桥接-T 衰减器可切换衰减器电路设计因此,对于由VR1a在-10dB点设置的桥接电阻,总电阻等于各个电阻的总和,如下所示:
    5.2 + 4.1 + 3.3 + 2.6 + 2.1 = 17.3Ω同样,对于由VR1b设置的并联分流电阻, -10dB点的总电阻将等于:
    1.0 + 1.2 + 0.6 + 0.9 = 3.7Ω请注意,这两个电阻值VR1a = 17.3Ω和VR1b = 3.7Ω对应于我们在上表中计算的 -10dB 衰减。
    我们已经看到Bridged-T 衰减器是一种纯电阻固定型对称衰减器,当插入到相等阻抗之间时可用于引入一定量的衰减器损耗,而 bridged-T 设计是更常见的 T- 的改进版本垫衰减器。
    在某些方面,我们也可以将桥接 T 衰减器视为改进的 Pi-pad 衰减器,我们将在下一个教程中介绍。这种电路的主要缺点之一是由于存在桥接电阻,这种衰减器电路不能用于不等阻抗的匹配。
    桥接 T 衰减器设计使得计算网络所需的电阻变得容易,因为两个串联电阻的值始终等于传输线的特性阻抗,使衰减器对称。一旦确定了所需的衰减量,计算剩余电阻值所涉及的数学就相当简单了。
    此外,这种类型的衰减器设计允许通过仅更改电位计或开关电阻器的两个电阻元件来调节桥接 T 垫,因为标准 T 垫衰减器需要三个。
    在下一个关于衰减器的教程中,我们将研究一种不同类型的衰减器设计,称为Pi-pad 衰减器,它仅使用三个电阻元件来形成无源衰减器电路,一个在串联线路中,两个在并联分流线路中。
关键词:电阻衰减器

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