Т-пад

Рисунок 1. Принципиальная схема Т-образного аттенюатора.

представляет Т-образная площадка собой особый тип схемы аттенюатора в электронике, при котором топология схемы имеет форму буквы «Т».

Аттенюаторы используются в электронике для снижения уровня сигнала. Их также называют пэдами из-за их эффекта подавления сигнала по аналогии с акустикой. Аттенюаторы имеют плоскую частотную характеристику, одинаково ослабляющую все частоты в диапазоне, для которого они предназначены. Аттенюатор выполняет задачу, противоположную усилителю . Топология схемы аттенюатора обычно соответствует одной из простых секций фильтра . Однако нет необходимости в более сложной схеме, как в случае с фильтрами , из-за простоты требуемой частотной характеристики.

Цепи должны быть симметричными или несимметричными в зависимости от геометрии линий передачи, с которыми они будут использоваться. Для радиочастотных приложений формат часто бывает несбалансированным, например, коаксиальный . Для аудио и телекоммуникаций обычно требуются симметричные схемы, например, в формате витой пары . Т-образная площадка по своей сути является несбалансированной схемой . Однако ее можно преобразовать в симметричную схему, разместив половину последовательных сопротивлений на обратном пути. Такая цепь называется Н-образным сечением или еще двутавровым сечением, поскольку цепь имеет форму буквы «I» с засечкой.

Терминология

Аттенюатор представляет собой разновидность двухпортовой сети , в которой генератор подключен к одному порту , а нагрузка подключена к другому. Во всех схемах, приведенных ниже, предполагается, что импедансы генератора и нагрузки являются чисто резистивными (хотя и не обязательно равными) и что схема аттенюатора должна идеально соответствовать им. Для обозначения этих сопротивлений используются следующие символы:

$Z_{1}\,\!$ сопротивление генератора

$Z_{2}\,\!$ импеданс нагрузки

Популярные значения импеданса: 600 Ом для телекоммуникаций и аудио, 75 Ом для видео и дипольных антенн , 50 Ом для радиочастот.

Передаточная функция напряжения A равна:

$A={\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}$

Хотя обратным этому являются потери L в аттенюаторе,

$L={\frac {V_{\mathrm {in} }}{V_{\mathrm {out} }}}$

Значение затухания обычно указывается на аттенюаторе как его потери L _дБ в децибелах (дБ). Отношения с L таковы;

$L_{\mathrm {dB} }=20\log L\,\!$

Популярные значения аттенюатора: 3 дБ, 6 дБ, 10 дБ, 20 дБ и 40 дБ.

Однако зачастую удобнее выражать потери в неперах ,

$L=e^{\gamma }\,$

где $\gamma \,$ — затухание в неперах (один непер составляет примерно 8,7 дБ).

Импеданс и потери

Рисунок 2. Общая схема L-образного сечения с последовательным сопротивлением Z и шунтирующим Y. сопротивлением

Значения сопротивления элементов аттенюатора можно рассчитать с помощью теории параметров изображения. Отправной точкой здесь являются импедансы изображения секции L на рисунке 2. Импеданс изображения входа равен

$Z_{\mathrm {iT} }={\sqrt {Z^{2}+{\frac {Z}{Y}}}}$

и пропускная способность изображения на выходе равна:

$Y_{\mathrm {i\Pi } }={\sqrt {Y^{2}+{\frac {Y}{Z}}}}$

Потери секции L при прекращении ее импедансов изображения составляют:

$L_{\mathrm {L1} }={\sqrt {Z_{\mathrm {iT} }Y_{\mathrm {i\Pi } }}}\ e^{\gamma _{\mathrm {L} }}$

где функция передачи параметров изображения γ _L определяется выражением:

$\gamma _{\mathrm {L} }=\sinh ^{-1}{\sqrt {ZY}}$

Потери этого L-образного сечения в обратном направлении определяются выражением:

$L_{\mathrm {L2} }={\sqrt {Z_{\mathrm {i\Pi } }Y_{\mathrm {iT} }}}\ e^{\gamma _{\mathrm {L} }}$

Рисунок 3. Т-образный аттенюатор, состоящий из двух симметричных L-образных секций. Из-за симметрии в этом случае R ₁ = R ₃ .

Для аттенюатора Z и Y являются простыми резисторами, а γ становится затуханием параметра изображения (то есть затуханием при согласовании с импедансами изображения) в неперах. Площадку AT можно рассматривать как две L-секции, соединенные друг с другом, как показано на рисунке 3. Чаще всего импедансы генератора и нагрузки равны, так что Z ₁ = Z ₂ = Z ₀ , и используется симметричная Т-образная площадка. В этом случае все члены согласования импеданса внутри квадратных корней компенсируются и

$L_{\mathrm {T} }=L_{\mathrm {L1} }L_{\mathrm {L2} }=e^{2\gamma _{\mathrm {L} }}=e^{\gamma _{\mathrm {T} }}\,$

Заменив Z и Y на соответствующие резисторы,

$\gamma _{\mathrm {T} }=2\gamma _{\mathrm {L} }=2\sinh ^{-1}{\sqrt {\frac {R_{1}}{2R_{2}}}}\,$

$Z_{0}={\sqrt {{R_{1}}^{2}+2R_{1}R_{2}}}$

Эти уравнения можно легко распространить на несимметричные случаи.

Значения резисторов

Приведенные выше уравнения определяют импеданс и потери для аттенюатора с заданными значениями резисторов. Обычное требование к проекту — наоборот — необходимы значения резисторов для заданного импеданса и потерь. Их можно найти путем транспонирования и замены двух последних уравнений, приведенных выше;

$R_{1}=Z_{0}\tanh \left({\frac {\gamma _{\mathrm {T} }}{2}}\right)$

$R_{2}={\frac {{Z_{0}}^{2}-{R_{1}}^{2}}{2R_{1}}}$

См. также

• П-пад
• L-панель

Ссылки

• Маттеи, Янг, Джонс, Микроволновые фильтры, сети согласования импедансов и структуры связи , стр. 41–45, 4McGraw-Hill, 1964.
• Дневник Redifon Radio, 1970 , стр. 49–60, William Collins Sons & Co, 1969.