Un atenuator T-pad este o rețea de atenuare compusă din trei elemente rezistive neinductoare conectate împreună pentru a forma o configurație "T", de unde și denumirea sa.

Deși nu este la fel de obișnuită, această configurație "T" poate fi gândită ca și configurație de atenuator "Y". Spre deosebire de atenuatorul L-pad anterior, care are o valoare diferită de rezistivitate privind spre atenuator de la fiecare capăt, ceea ce îl face asimetric, atenuatorul T-pad este simetric.

Formația de elemente rezistive într-o formă de literă "T" înseamnă că atenuatorul T-pad are aceeași valoare de rezistență privind de la oricare capăt. Această formație face "atenuatorul T-pad" un atenuator perfect simetric, permițând ca terminalele lor de intrare și ieșire să fie transpuse așa cum se arată.

Circuit de atenuare T-pad

Putem vedea că atenuatorul T-pad este simetric, privind de la oricare capăt, iar acest tip de schemă de atenuator poate fi folosit pentru a adapta impedanța fie a liniilor de transmisie egale, fie inegale. În general, rezistoarele R1 și R2 au aceeași valoare, dar când sunt proiectate să funcționeze între circuite de impedanță inegală, aceste două rezistențe pot fi de valori diferite. În acest caz, atenuatorul T-pad este adesea denumit "atenuator tampon taper".

Dar înainte de a ne uita la atenuatoare T-pad mai în detaliu, trebuie să înțelegem mai întâi folosirea "factorului K" folosit la calcularea impedanțelor atenuatorului și care poate face puțin mai ușoară rezolvarea matematică și viețile noastre.

Factorul K al atenuatoarelor

Factorul "K" , cunoscut și sub denumirea de "factor de impedanță", este folosit în mod obișnuit la atenuatoare pentru a simplifica procesul de proiectare al circuitelor complexe de atenuare. Acest factor sau valoare "K"reprezintă raportul dintre tensiuni, curenți sau puteri corespunzătoare unei valori date a atenuării. Ecuația generală pentru "K" este dată de:

Cu alte cuvinte, raportul de tensiuni Kv este dat de: Vin/Vout = 10^dB/20, raportul de curenți Ki este dat de: Iin/Iout = 10^dB/20, iar raportul de puteri Kp este dat de: Pin/Pout = 10^dB/10.

De exemplu, valoarea "K" pentru o atenuare a tensiunii de 6 dB va fi 10^6/20= 1,9953, iar o atenuare de 18 dB va fi 10^18/20 = 7,9433 și așa mai departe. Dar, în loc de a calcula această valoare "K" de fiecare dată când vrem să proiectăm un nou circuit de atenuator, putem produce un tabel de factori "K" pentru calculul pierderii atenuatorului după cum urmează.

Tabelul pierderii atenuatorului

și așa mai departe, producând un tabel de pierderi de atenuare cu atât de multe valori decibel cât se cer pentru proiectarea atenuatorului nostru.

Atenuatorul T-pad cu impedanțe egale

Am spus anterior că atenuatorul T-pad este schemă simetrică de atenuator cu terminale de intrare și ieșire ce pot fi transpuse între ele. Acest lucru face atenuatorul T-pad ideal pentru inserarea între două impedanțe egale (ZS = ZL) pentru a reduce nivelele de semnal.

În acest caz, cele trei elemente rezistive sunt alese pentru a se asigura că impedanța de intrare și impedanța de ieșire se potrivesc impedanței de sarcină, care face parte din rețeaua de atenuare. Deoarece impedanțele de intrare și ieșire ale T-pad-ului sunt proiectate să se potrivească perfect sarcinii, această valoare se numește "impedanța caracteristică" a rețelei simetrice T-pad.

Atunci, ecuațiile date pentru a calcula valorile rezistoarelor unui circuit atenuator T-pad utilizat pentru adaptarea impedanței la orice atenuare dorită sunt date de:

Ecuațiile atenuatorului T-pad

unde: K este factorul de impedanță din tabelul de mai sus și Z este impedanța sursei/ sarcinii.

Exemplu nr. 1 de atenuator T-pad

Un atenuator T-pad este necesar pentru a reduce nivelul unui semnal audio cu 18 dB, în timp ce potrivește impedanța rețelei de 600 Ω. Calculați valorile celor trei rezistoare necesare.

Atunci, rezistoarele R1 și R2 sunt egale cu 466 Ω iar rezistorul R3 este egal cu 154 Ω sau cele mai apropiate valori standard.

Din nou, putem produce tabele standard pentru valorile impedanțelor serie și paralel necesare pentru a construi un circuit atenuator T-pad simetric de 50 Ω, 75 Ω sau 600 Ω, deoarece aceste valori vor fi întotdeauna identice indiferent de aplicație. Valorile calculate ale rezistoarelor R1, R2 și R3 sunt date mai jos.

Rețineți că, deoarece cantitatea de atenuare cerută de circuit crește, valorile impedanțelor serie pentru R1 și R2 cresc, de asemenea, în timp ce valoarea impedanței șuntului paralel a lui R3 scade. Acest lucru este caracteristic unui circuit simetric de atenuator T-pad folosit între impedanțe egale.

Atenuatorul T-pad cu impedanțe inegale

Pe lângă folosirea atenuatorului T-pad pentru a reduce nivelele de semnal într-un circuit cu impedanțe egale, îl putem folosi și pentru potrivirea impedanței între impedanțe inegale (ZS ≠ ZL). Atunci când se utilizează pentru adaptarea impedanțelor, atenuatorul T-pad este numit Atenuator Taper Pad. Dar, pentru a face acest lucru trebuie să modificăm puțin ecuațiile anterioare pentru a lua în considerare încărcarea inegală a impedanțelor sursei și sarcinii din circuitul atenuatorului. Noile ecuații noi devin:

Ecuațiile atenuatorului T-pad pentru impedanțe inegale

unde: K este factorul de impedanță din tabelul de mai sus și Z1 este cea mai mare dintre impedanțele sursă/sarcină iar Z2 este cea mai mică dintre impedanțele sursă/sarcină.

Exemplu nr. 2 de atenuator T-pad

Un atenuator de tampon conic conectat la o impedanță de sarcină de 50 Ω este necesar pentru a reduce nivelul unui semnal audio cu 18 dB de la o sursă cu impedanță de 75 Ω. Calculați valorile celor trei rezistoare necesare.

Atunci: Z1 = 75 Ω (cea mai mare impedanță), Z2 = 50 Ω (cea mai mică impedanță) și K = 18 dB = 7,9433 din tabelul de mai sus.

Deci, rezistența R1 este egală cu 15,67 Ω, rezistența R2 este egală cu 62 Ω și rezistența R3 este egală cu 36 Ω, sau cu cele mai apropiate valori standard.

Pentru atenuatoarele T-pad care au componente reactive, cum ar fi inductoare și condensatoare în cadrul schemei lor, EEWeb au un instrument gratuit T-pad Attenuator online pentru calcularea valorilor componentelor la frecvența necesară.

Atenuator T-echilibrat

Atenuatorul T-pad echilibrat utilizează două circuite atenuator T-pad conectate împreună pentru a forma o rețea de imagine în oglindă echilibrată, așa cum se arată mai jos.

Circuitul atenuatorului T-echilibrat

Atenuatorul T echilibrat este numit și atenuator H-pad, deoarece structura elementelor sale rezistive are forma unei litere "H". Valorile rezistive ale circuitului T echilibrat se calculează mai întâi ca o configurație T-pad neechilibrată la fel ca înainte, dar de această dată valorile rezistive serie în fiecare picior sunt împărțite la jumătate (împărțite prin doi) pentru a furniza o imagine în oglindă, pe fiecare parte a masei. Valoarea rezistivă totală calculată a rezistorului paralel central rămâne la aceeași valoare, dar este împărțită la doi, cu centrul conectat la masă, producând un circuit echilibrat.

Folosind valorile calculate mai sus pentru atenuatorul T-pad dezechilibrat, dă rezistorul serie R1 = R2 = 466 Ω ÷ 2 = 233 Ω pentru toate cele patru rezistoare serie și rezistorul de derivație paralel R3 = 154 Ω la fel ca înainte și aceste valori pot fi calculate utilizând următoarele ecuații modificate pentru un atenuator T echilibrat.

Ecuațiile atenuatorului T- echilibrat

Rezumat Atenuatorul T-pad

Atenuatorul T-pad este o rețea atenuator simetrică, care poate fi utilizat într-un circuit linie de transport care are fie impedanțe egale fie inegale. Deoarece atenuatorul T-pad este simetric, acesta poate fi conectat în ambele direcții, făcându-l un circuit bidirecțional.

Una dintre principalele caracteristici ale atenuatorului T este aceea că impedanța brațului de șunt (paralel) devine mai mică pe măsură ce atenuarea crește. Atenuatoarele T-pad care sunt utilizate ca circuite de adaptare a impedanței sunt denumite de obicei "atenuatoare de tampoane".

Am văzut că atenuatoarele T-pad pot fi fie rețele rezistive dezechilibrate, sau echilibrate. Valorile fixe ale atenuatoarelor T-pad dezechilibrate sunt cele mai comune și sunt, în general, utilizate în liniile de radiofrecvență de radio și cabluri TV de transmisie coaxială unde o parte a liniei este legată la pământ.

Attenuatoarele T-echilibrat sunt numite și Atenuatoare H-pad, datorită designului și construcției. Atenuatoarele H-pad sunt utilizate în principal pe liniile de transmisie a datelor care folosesc cabluri echilibrate sau perechi torsadate.

În următorul tutorial despre Atenuatoare, vom analiza un alt tip de design al atenuatorului T-pad numit Atenuatorul T-podit care utilizează o componentă rezistivă suplimentară în linia serie.