桥接T型衰减器讨论:探索其在电路中的应用和优势

标签:衰减器
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桥接式T衰减器是对传统对称T型电阻衰减器的一种改进设计。

 
正如其名称所示,桥接式T衰减器引入了一个额外的电阻元件,以桥接连接标准T型焊盘衰减器中的两个串联电阻。
 
桥接式T衰减器电路示意图如下:
 
          R3
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      R1     |     R2  
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------------ GND
在标准T型焊盘衰减器的基础上,电阻R3被添加到桥接网络中。选择两个串联电阻R1的阻值等于源/负载线的阻抗。相比于T型焊盘衰减器,桥接式T衰减器的一个主要优点是可以更好地匹配自身与传输线的特征阻抗。
 
然而,桥接式T衰减器电路的一个缺点是要求输入阻抗(Zs)等于输出阻抗(ZL),因此无法用于阻抗匹配。
 
桥接式T衰减器的设计和标准T衰减器一样简单。两个串联电阻的阻值与传输线的特性阻抗相等,无需进行计算。下面给出了用于实现任意期望衰减的阻抗匹配的桥接式T衰减器电路的并联电阻和额外桥接电阻的计算公式:

      桥接式T衰减器的方程如下:

 
[
K = \frac{(Z - R1)(Z - R2)}{Z(R3 + Z - R1 - R2)}
]
 
其中,K表示阻抗因数,Z表示源/负载阻抗。
 
以下是一个桥接式T衰减器的示例:
 
假设我们需要使用一个桥接式T衰减器将8Ω的音频信号线降低4dB的电平。我们可以计算所需电阻的值。
 
那么,电阻R1等于8Ω,电阻R2等于13.7Ω,而桥接电阻R3可以选择为4.7Ω或最接近的可选值。
 
与标准T型衰减器类似,随着所需衰减量的增加,桥接电阻R3的串联电桥阻抗值也会增加,而电阻R2的并联分流阻抗值会减小。这是对称桥接式T衰减器电路在相等阻抗之间使用的特性。
 
可变桥接式T衰减器:
 
我们已经了解到,对称桥接式T衰减器可以设计成固定衰减量,并同时匹配信号线的特征阻抗。现在,我们还可以通过使用电位计或电阻开关替代两个衰减器电阻元件,将固定衰减器转换为可变衰减器,在所示的预定衰减范围内进行调节。

      可变桥接式T衰减器:

 
因此,以前的示例中,如果我们希望将可变桥接式T衰减器应用于8Ω音频线路,并且衰减范围为-2dB至-20dB,我们需要以下电阻值:
 
电阻值为-2dB:
 
串联电阻R1 = 8Ω
并联分流电阻R2 = 31Ω
桥接电阻R3 = 4.7Ω
电阻值为-20dB:
 
串联电阻R1 = 8Ω
并联分流电阻R2 = 72Ω
桥接电阻R3 = 4.7Ω
然后我们可以注意到,实现2dB衰减所需的最大电阻是31Ω,在20dB时为72Ω。因此,我们可以使用两个100Ω的电位计来代替固定电阻。但是,不需要同时调节两个电位计来达到所需的衰减量,而是可以使用连接在一起的100Ω双轨电位计代替两个电位计,使得每个电位计的值相对于另一个电位计成反比。如下图所示,通过调整电位计从2dB到20dB。
 
可变桥接T型衰减器
 
通过仔细调节电位计,我们可以轻松制造一个范围在2dB到20dB之间完全可调的桥接式T衰减器。理论上,通过对VR1a和VR1b使用整个电阻范围从0到无穷大,可以实现任意数量的可变衰减,但实际上,约30dB是单个可变桥接式T衰减器的最大极限,因为当电阻值变小时会有噪声失真的问题。
 
进一步发展这个想法,我们还可以通过用固定值电阻替代电位计以及联动旋转开关、翘板开关或按钮开关来产生可步进的桥接式T型衰减器电路。例如,通过切换适当的电阻,逐步增加或减少衰减量。对于前面提到的8Ω传输线阻抗示例:
 
我们可以计算出在2dB至20dB之间的每个衰减量所需的桥接电阻和并联分流电阻的值。然而,为了简化数学计算,我们可以为构建8Ω、50Ω或75Ω可切换桥接式T衰减器电路所需的串联桥接电阻和并联分流电阻的值生成一个表格。

      桥接T型衰减器的电阻值计算:

 
请注意,电路中的两个固定串联电阻R1始终等于传输线的特性阻抗。
 
以8Ω传输线为例,使用表中计算得出的电阻值,可以构建以下可切换T型桥接衰减器电路。
 
可切换桥接T型衰减器
 
因此,对于在-10dB位置设置的VR1a的桥接电阻,总电阻等于各个电阻之和:
 
5.2 + 4.1 + 3.3 + 2.6 + 2.1 = 17.3Ω
 
同样地,对于VR1b设置的并联分流电阻,-10dB位置的总电阻将等于:
 
1.0 + 1.2 + 0.6 + 0.9 = 3.7Ω
 
请注意,VR1a = 17.3Ω和VR1b = 3.7Ω这两个电阻值与我们在表中计算得到的-10dB衰减量相对应。
 
我们已经看到,桥接式T衰减器是一种纯电阻的固定对称衰减器,用于引入一定量的衰减损耗,当插入在相等阻抗之间时。桥接式T设计是T型衰减器的改进版本。
 
在某些方面,我们还可以将桥接式T衰减器视为经过改进的Pi-pad衰减器,我们将在下一个教程中介绍。这种类型的电路的主要缺点之一是由于桥接电阻的存在,这种类型的衰减器电路不能用于不等阻抗的匹配。
 
通过桥接式T衰减器设计,计算所需网络电阻变得简单,因为两个串联电阻的值始终等于使衰减器对称的传输线的特性阻抗。一旦确定所需的衰减量,计算剩余电阻值所需的数学运算非常简单。
 
同样地,这种类型的衰减器设计允许通过仅改变电位计或开关电阻器的两个电阻元件来调节桥接式T衰减器,而标准的T型衰减器则需要三个电阻元件。
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无源衰减器:优化信号电平的纯电阻网络

无源衰减器是一种纯电阻网络,通过控制输出信号的电平来改善阻抗匹配和信号削弱。它常用于传输线路中,用于调节信号电平并实现衰减。

桥接T型衰减器讨论:探索其在电路中的应用和优势

在标准T型焊盘衰减器的基础上,电阻R3被添加到桥接网络中。选择两个串联电阻R1的阻值等于源/负载线的阻抗。相比于T型焊盘衰减器,桥接式T衰减器的一个主要优点是可以更好地匹配自身与传输线的特征阻抗。

衰减器二三事——Pi-pad衰减器

Pi-pad衰减器或π-pad衰减器通常用于射频和微波传输线,并且可以是平衡或不平衡设计。所述丕垫衰减器是所谓的,因为它的基本布局和设计类似于希腊字母pi(π),这意味着它有一个串联电阻,并在输入和输出的两个平行分流电阻器接地的。Pi-pad衰减器是另一个完全对称的纯电阻网络,可以用作相等阻抗之间的固定衰减器,或者用作不相等阻抗之间的阻抗匹配。Pi-pad衰减器的电路配置如下。

衰减器二三事——T型

T-垫衰减器是一个衰减器网络包括连接在一起以形成一个“T”型配置三个非感应电阻元件,(因此它的名字)。尽管不那么普遍,但该“ T”(三通)配置也可以被视为“ Y”形衰减器配置。与以前的L衰减器衰减器不同,电阻衰减器的电阻值从两端看去都是不对称的,与之前的L衰减器不同,T衰减器的设计是对称的。

能否将放大器用作衰减器

衰减器是在指定的频率范围内,一种用以引入一预定衰减的电路。一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。在有线电视系统里广泛使用衰减器以便满足多端口对电平的要求。如放大器的输入端、输出端电平的控制、分支衰减量的控制。衰减器有无源衰减器和有源衰减器两种。有源衰减器与其他热敏元件相配合组成可变衰减器,装置在放大器内用于自动增益或斜率控制电路中。无源衰减器有固定衰减器和可调衰减器。