Мостовой Т-образный аттенюатор в цепи регулировки уровня и аудио/ВЧ-цепях.
В мостовом Т-образном аттенюаторе используются четыре резистора, расположенные в виде Т-образной сети, с «мостовым» резистором, подключенным к последовательно соединенным плечам. При правильной конструкции он может обеспечивать регулируемое или фиксированное затухание, сохраняя при этом входное и выходное сопротивление практически постоянным.
По сравнению с простыми последовательными контактными площадками, мостовая Т-образная топология часто используется в:
- Прецизионные ступенчатые аттенюаторы для испытательного оборудования
- Регуляторы линейного аудиоуровня с постоянным сопротивлением нагрузки
- Площадки для измерения уровня радиочастот, где необходимо обеспечить согласование импеданса.
- Многоступенчатые аттенюаторные схемы в измерительных входных каскадах
Топология и роль резисторов
Мостовую Т-образную сеть можно представить следующим образом:
- Два последовательно соединенных резистора в основном сигнальном тракте (R s1 и R s2 ).
- Один шунтирующий резистор, подключенный к земле, находится в месте соединения последовательных плеч (R sh ).
- Один мостовой резистор, соединяющий входной и выходной узлы ( Rb ).
При выборе значений в соответствии с желаемым затуханием и импедансом системы Z₀ , как вход, так и выход «видят» приблизительно Z₀ в рабочем диапазоне частот.
Целевые значения затухания и импеданса
Для симметричного мостового Т-образного аттенюатора в системе с характеристическим импедансом Z₀ и целевым затуханием A дБ ключевыми задачами проектирования являются:
- Входное сопротивление ≈ Z 0
- Выходное сопротивление ≈ Z 0
- Затухание напряжения = А дБ на расчетной частоте
Пусть коэффициент затухания напряжения равен:
K = 10 (A dB / 20)
Калькулятор использует стандартные уравнения проектирования мостовых Т-образных соединений для определения значений четырех резисторов таким образом, чтобы были удовлетворены как критерии импеданса, так и критерии затухания для заданных значений Z₀ и K.
Преимущества Т-образных соединений с мостиком по сравнению с простыми контактными площадками.
Хотя зачастую достаточно более простых π- или T-образных контактов, мостовая T-образная сеть предлагает полезные преимущества в некоторых приложениях:
- Более стабильное импедансное сопротивление в широком диапазоне переключаемых настроек при использовании в ступенчатых аттенюаторах.
- Снижение вариаций потерь на входе при каскадном соединении каскадов, что обеспечивает более предсказуемую структуру усиления.
- Удобная реализация ступеней с высоким затуханием без чрезмерно больших соотношений резисторов.
Во многих аудио- и измерительных системах несколько мостовых Т-образных секций объединяются на поворотных переключателях для формирования точных регуляторов уровня с низким уровнем искажений.
Использование калькулятора аттенюатора Bridged-T
- Введите сопротивление системы: укажите Z 0 в соответствии с вашей линией или нагрузкой (например, 50 Ом для ВЧ-сигнала, 75 Ом для видеосигнала, 600 Ом для устаревшего аудиосигнала).
- Установите желаемый уровень ослабления: введите A дБ в децибелах, чтобы указать необходимый уровень ослабления на данном этапе.
- Прочитайте значения резисторов: калькулятор выводит значения R s1 , R s2 , R sh и R b для мостовой Т-образной схемы с постоянным импедансом.
- Сопоставление с реальными компонентами: выберите ближайшие стандартные значения резисторов и проверьте результирующее затухание и импеданс с помощью симулятора или измерений, если требуется высокая точность.
Пример решения задачи – мостовой Т-образный сигнал 20 дБ в системе с сопротивлением 50 Ом.
- Z 0 = 50 Ом
- A дБ = 20 дБ → K = 10 (20/20) = 10
На основе этих входных данных калькулятор определяет набор значений сопротивлений следующим образом:
- Входное и выходное сопротивление составляют приблизительно 50 Ом.
- Проходящий сигнал ослабляется до 1/10 от своего первоначального напряжения (1/100 по мощности).
- Мощность распределяется между резисторами в соответствии с их положением в цепи.
Затем вы можете округлить результаты до предпочтительных значений (серии E24/E96), пересчитать точное затухание и выбрать номинальные значения мощности резисторов, соответствующие максимальному уровню сигнала.
Рекомендации по проектированию мостовых Т-образных аттенюаторов
- Начните с реалистичных шагов ослабления: обычно это 1 дБ, 2 дБ, 3 дБ, 6 дБ, 10 дБ и 20 дБ. Для очень больших или очень малых шагов могут потребоваться детали с жесткими допусками.
- Учитывайте общие потери в цепи: в многоступенчатой лестнице общие потери на входе суммируются. Планируйте структуру усиления таким образом, чтобы ступени до и после каскада оставались в линейном режиме.
- Проверьте рассеиваемую мощность: для радиочастотных или линейных приложений рассчитайте мощность на каждом резисторе при максимальном уровне и укажите соответствующую мощность и систему теплоотвода.
- В высокочастотной среде важна правильная компоновка: используйте короткие выводы, минимизируйте паразитную емкость и индуктивность, а также соблюдайте характеристическое сопротивление печатной платы или коаксиального кабеля.
С помощью калькулятора мостового Т-образного аттенюатора вы можете напрямую перейти от целевого затухания и импеданса линии к практическим значениям резисторов, что упрощает создание точных ступенчатых аттенюаторов, регуляторов усиления и уровня для радиочастотных, аудио- и тестовых систем.
