Pi tipi Zayıflatıcı / Pi-pad Attenuator

Pi-pad zayıflatıcısı, temel yerleşimi ve tasarımının pi ( π ) harfine benzemesi nedeniyle bu şekilde adlandırılır; bu, giriş ve çıkışta toprağa bir seri direnç ve iki paralel şönt direnci olduğu anlamına gelir.

Pi-pad zayıflatıcı, eşit empedanslar arasında sabit bir zayıflatıcı olarak veya eşit olmayan empedanslar arasında empedans eşleşmesi için kullanılabilen tamamen simetrik tamamen dirençli başka bir ağdır. Pi-pad zayıflatıcının devre konfigürasyonu aşağıda verilmiştir.

Standart pi-pad zayıflatıcının zayıflatıcıya her iki uçtan bakıldığında simetrik olduğunu görebiliriz ve bu tip zayıflatıcı tasarımı, eşit veya eşit olmayan iletim hatlarının empedans eşleşmesi için kullanılabilir. Genel olarak, R1 ve R3 dirençleri aynı değerdedir ancak eşit olmayan empedanslı devreler arasında çalışacak şekilde tasarlandıklarında bu iki direnç farklı değerlerde olabilir.

Eşit Empedanslı Pi-pad Zayıflatıcı

Daha önce, pi pad zayıflatıcısının, giriş ve çıkış terminallerinin birbiriyle yer değiştirmesine izin veren tasarımında lineer olmasını sağlayan yalnızca pasif direnç elemanlarından oluşan simetrik bir zayıflatıcı tasarımı olduğunu söylemiştik. Bu, sinyal seviyelerini azaltmak için pi pad zayıflatıcıyı iki eşit empedans (ZS = ZL) arasına yerleştirmek için ideal hale getirir.

Bu durumda, giriş empedansı ve çıkış empedansının, zayıflatıcı ağının bir parçasını oluşturan yük empedansı ile eşleşmesini sağlamak için üç dirençli eleman seçilir. Pi-pad’in giriş ve çıkış empedansları yüke mükemmel şekilde uyacak şekilde tasarlandığından, bu değer simetrik Pi-pad ağının “karakteristik empedansı” olarak adlandırılır.

Daha sonra istenen herhangi bir zayıflamada empedans uyumu için kullanılan bir Pi-pad zayıflatıcı devresinin direnç değerlerini hesaplamak için verilen denklemler şu şekilde kullanılır:

K, empedans faktörüdür ve Z, kaynak/yük empedansıdır.

Pi-pad Zayıflatıcı Örneği

75Ω empedansını eşleştirirken bir ses sinyalinin seviyesini 10dB azaltmak için bir Pi-pad zayıflatıcı devresi gereklidir. Gerekli üç direncin değerlerini hesaplayın.

Basit “K faktörleri” tablomuzu kullanarak, -10dB zayıflama kaybının hesaplanması için “K” faktör değerinin 3.1623 olarak verildiğini görebiliriz.

Daha sonra R1 ve R3 dirençleri 144Ω’a eşittir ve R2 direnci 107Ω veya en yakın tercih edilen değerlere eşittir.

Ayrıca, aynı pi-pad zayıflatıcı tasarımının, 75Ω ağda kullanılandan 50Ω veya 600Ω ağla eşleşenden farklı direnç değerlerine sahip olacağını unutmayın.

Yine T-pad Zayıflatıcıda olduğu gibi, 50Ω, 75Ω veya 600Ω simetrik bir Pi-pad zayıflatıcı devresi oluşturmak için gereken seri ve paralel empedans değerleri için standart tablolar üretebiliriz. Dirençlerin hesaplanan değerleri R1, R2 ve R3 olarak verilmiştir.

Pi-pad Zayıflatıcı Direnç Değerleri

Pi-pad devresinin gerektirdiği zayıflama kaybı miktarı arttıkça, seri direnç R2’nin empedansının da arttığına ve aynı zamanda hem R1 hem de R3 dirençlerinin paralel şönt empedans değerlerinin azaldığına dikkat edin.

Bu, eşit empedanslar arasında kullanılan simetrik bir Pi-pad zayıflatıcı devresinin ortak bir özelliğidir. Ayrıca, 32dB’lik bir zayıflamada bile, seri empedans değerleri hala oldukça yüksektir ve T-pad zayıflatıcısında olduğu gibi bir veya iki ohm aralığında değildir.

Bu, paralel şönt empedansları, aşırı yüksek “K” nedeniyle iletim hattının karakteristik empedansından asla daha az olmadığı için, tek bir Pi-pad zayıflatıcı ağının eşdeğer T-pad ağı ile karşılaştırıldığında çok daha yüksek zayıflama seviyeleri elde edebileceği anlamına gelir. faktör değeri. Örneğin, -80dB zayıflama ile 50Ω karakteristik empedansa sahip bir iletim hattı, R1 ve R3 şönt dirençlerinin her birine 50Ω değer verirken, seri direnç R2 250KΩ’a eşit olacaktır,

Eşit Olmayan Empedanslı Pi-pad Zayıflatıcı

Eşit empedanslara sahip bir devrede ( ZS = ZL ) sinyal seviyelerini azaltmak için Pi-pad zayıflatıcı kullanmanın yanı sıra, bu tip zayıflatıcıyı eşit olmayan kaynak ve yük empedanslarının ( ZS ≠ ZL ) empedans eşleşmesi için de kullanabiliriz.

Bununla birlikte, bunu yapmak için, zayıflatıcı devresi üzerindeki kaynak ve yük empedanslarının eşit olmayan yüklemesini hesaba katmak için önceki denklemleri biraz değiştirmemiz gerekir. Eşit olmayan empedanslar için bir Pi-pad zayıflatıcının dirençli elemanlarını hesaplamak için verilen yeni denklemler.

Eşit Olmayan Empedanslar için Pi-pad Zayıflatıcı Denklemleri

K empedans faktörüdür, ZS kaynak empedansının büyük olanıdır ve ZL yük empedanslarının küçüğüdür.

Pi zayıflatıcıların üç direnç değerini hesaplama denklemlerinin, dirençli ağ üzerindeki etkilerinden dolayı eşit olmayan empedanslar arasında bağlandığında çok daha karmaşık olduğunu görebiliriz. Bununla birlikte, dikkatli bir hesaplama ile, verilen herhangi bir ağ empedansı ve zayıflaması için üç direncin değerini aşağıdaki gibi bulabiliriz:

Pi-pad Zayıflatıcı Örneği

75Ω çıkış empedansına sahip bir radyo vericisi ile 50Ω empedanslı bir güç sinyali güç ölçer arasındaki bir sinyali 6dB ile zayıflatmak için dengesiz, simetrik olmayan bir Pi-pad zayıflatıcı devresi gereklidir. Gerekli dirençlerin değerlerini hesaplayın.

Direnç R1 Değeri

Direnç R2 Değeri

Direnç R3 Değeri

Sonuç olarak:

Eşit olmayan empedanslar arasında kullanılan bir Pi-pad zayıflatıcının direnç değerlerini hesaplamak için kullanılan matematik, eşit empedanslar arasındaki değerleri hesaplamak için kullanılanlardan daha karmaşıktır. Bu tür Pi-pad zayıflatıcıları, eşleşen kaynak/yük empedansları ZS = ZL olan iletim hatlarında sinyal zayıflaması için daha fazla kullanılma eğilimindedir.

Dengeli Pi-tip Zayıflatıcı

Dengeli-Pi zayıflatıcı veya kısaca “Dengeli-π Zayıflatıcı”, aşağıda gösterildiği gibi dengeli bir dirençli ağ oluşturmak için ortak toprak hattında ek bir direnç elemanı kullanır.

Dengeli-Pi zayıflatıcıya O-pad zayıflatıcı da denir, çünkü dirençli elemanlarının yerleşimi bir “O” harfi şeklini ve dolayısıyla adları “O-pad zayıflatıcıları” oluşturur. Dengeli-Pi devresinin direnç değerleri ilk olarak, öncekiyle aynı eşit empedanslar arasında bağlanan dengesiz bir Pi-pad konfigürasyonu olarak hesaplanır, ancak bu sefer seri direnç R2’nin değeri, her hatta yarı yarıya yerleştirilerek yarıya indirilir (ikiye bölünür). İki paralel şönt direncin hesaplanan direnç değeri aynı kalır.

Dengesiz Pi-pad zayıflatıcı için daha önce hesaplanan değerleri kullanarak, iki seri direnç ve paralel şönt dirençler için seri direnç R2 = 106.7÷2 = 53.4Ω, R1, R3 = 144.4Ω öncekiyle aynı olur.

Pi-pad Zayıflatıcılar en yaygın olarak kullanılan simetrik zayıflatıcı devrelerinden biridir ve bu nedenle tasarımı piyasada bulunan birçok zayıflatıcı devrede kullanılmaktadır. Pi-pad zayıflatıcı tek bir aşamada çok yüksek düzeyde bir zayıflama elde edebilirken, birkaç ayrı Pi-pad bölümünü kademeli olarak bir araya getirerek 30dB’nin üzerinde yüksek kayıplı bir zayıflatıcı oluşturmak daha iyidir, böylece nihai zayıflama seviyesi aşamalar halinde elde edilir.

Pi-pad zayıflatıcıları birbirine kademeli olarak bağlayarak, tasarımda gerekli olan direnç elemanlarının sayısı, bitişik dirençler bir araya getirilebildiğinden azaltılabilir. Pi-pad için bu basitçe, iki bitişik paralel şönt direncin birbirine eklenebileceği anlamına gelir.

Hesaplanan pi zayıflatıcının doğruluğu, kullanılan bileşen dirençlerinin doğruluğu ile belirlenir. Bir Pi zayıflatıcı devresi oluşturmak için hangi direnç toleransı seçilirse seçilsin, %1, %5 ve hatta %10’lukların tümü endüktif olmayan dirençler olmalı ve kablolu tipler olmamalıdır. Ayrıca, zayıflama ağında dirençler kullandığımızdan, bu endüktif olmayan dirençler, Ohm Yasası kullanılarak hesaplandığı gibi gerekli miktarda elektrik gücünü güvenli bir şekilde dağıtabilmelidir.