Atenuadores pasivos Tutorial Básico

Un atenuador pasivo es un tipo especial de circuito bidireccional eléctrico o electrónico compuesto por elementos completamente resistivos.

Atenuadores pasivos Tutorial Basico

Atenuadores Pasivos Tutorial Básico

Un atenuador es una red resistiva de dos puertos diseñada para debilitar o «atenuar» (de ahí su nombre) la energía suministrada por una fuente a un nivel adecuado para la carga conectada.

Un atenuador pasivo reduce la cantidad de energía que se entrega a la carga conectada en una sola cantidad fija, una cantidad variable o en una serie de pasos conmutables conocidos. Los atenuadores se utilizan generalmente en aplicaciones de línea de radio, comunicación y transmisión para debilitar una señal más fuerte.

El atenuador pasivo es una red resistiva puramente pasiva (por lo tanto, sin suministro) que se utiliza en una amplia variedad de equipos electrónicos para ampliar el rango dinámico de los equipos de medición mediante el ajuste de los niveles de señal, para proporcionar la correspondencia de impedancia de los osciladores o amplificadores para reducir los efectos de terminaciones de entrada / salida inadecuadas, o simplemente para proporcionar aislamiento entre diferentes etapas del circuito dependiendo de su aplicación como se muestra.

Conexión del atenuador

conexión del atenuador

Las redes de atenuadores simples (también conocidas como «almohadillas») pueden diseñarse para producir un grado fijo de «atenuación» o para proporcionar una cantidad variable de atenuación en pasos predeterminados. Las redes de atenuadores fijos estándar, generalmente conocidas como «almohadilla de atenuador», están disponibles en valores específicos de 0 dB a más de 100 dB. Los atenuadores variables y conmutados son básicamente redes de resistencias ajustables que muestran un aumento calibrado en la atenuación para cada paso conmutado, por ejemplo pasos de -2dB o -6dB por posición del interruptor.

Entonces, un Atenuador es una red resistiva pasiva de cuatro terminales (dos puertos) (también hay tipos activos que usan transistores y circuitos integrados) diseñados para producir una atenuación «sin distorsiones» de la señal eléctrica de salida en todas las frecuencias en una cantidad igual sin cambio de fase a diferencia de una red de filtro RC de tipo pasivo, y por lo tanto, para lograr esto, los atenuadores deben estar formados por resistencias puras no inductivas y no enrolladas, ya que los elementos reactivos darán discriminación de frecuencia.

Atenuador pasivo simple

atenuador pasivo simple

Los atenuadores son lo contrario de los amplificadores, ya que reducen la ganancia con el circuito divisor de voltaje resistivo como un atenuador típico. La cantidad de atenuación en una red determinada está determinada por la relación de: Salida / Entrada . Por ejemplo, si el voltaje de entrada a un circuito es de 1 voltio (1V) y el voltaje de salida es de 1 milivoltio (1mV), entonces la cantidad de atenuación es de 1mV / 1V, que es igual a 0.001 o una reducción de 1,000.

Sin embargo, el uso de relaciones de voltaje, corriente o incluso potencia para determinar o expresar la cantidad de atenuación que puede tener una red de atenuador resistivo, llamado factor de atenuación , puede ser confuso, por lo que para el atenuador pasivo su grado de atenuación normalmente se expresa utilizando un logarítmico escala que se da en decibelios ( dB ), lo que facilita el manejo de números tan pequeños.

Grados de atenuación

El rendimiento de un atenuador se expresa por la cantidad de decibelios que la señal de entrada ha disminuido por década de frecuencia (u octava). El decibelios , abreviado a “dB”, generalmente se define como el logaritmo o “log” medida de la tensión de ratio, corriente o potencia y representa un décimo 1 / 10a de un Bel (B). En otras palabras, se necesitan 10 decibelios para hacer un Bel. Luego, por definición, la relación entre una señal de entrada (Vin) y una señal de salida (Vout) se da en decibelios como:

Atenuación de decibelios

atenuación de decibelios

Tenga en cuenta que el decibel ( dB ) es una relación logarítmica y, por lo tanto, no tiene unidades. Entonces, un valor de -140dB representa una atenuación de 1: 10,000,000 unidades o una relación de 10 millones a 1.

En circuitos atenuadores pasivos, a menudo es conveniente asignar el valor de entrada como el punto de referencia de 0 dB. Esto significa que no importa cuál sea el valor real de la señal o voltaje de entrada, se utiliza como referencia para comparar los valores de atenuación de salida y, por lo tanto, se le asigna un valor de 0 dB. Esto significa que cualquier valor de voltaje de señal de salida por debajo de este punto de referencia se expresará como un valor negativo de dB, ( -dB ).

Entonces, por ejemplo, una atenuación de -6dB indica que el valor está 6 dB por debajo de la referencia de entrada de 0 dB. Del mismo modo, si la relación de salida / entrada es menor que uno (unidad), por ejemplo 0,707, esto corresponde a 20 log (0,707) = -3dB. Si la relación de salida / entrada = 0.5, esto corresponde a 20 log (0.5) = -6 dB, y así sucesivamente, con tablas de atenuación eléctricas estándar disponibles para ahorrar en el cálculo.

Atenuadores Pasivos Ejemplo No1

Un circuito atenuador pasivo tiene una pérdida de inserción de -32dB y un voltaje de salida de 50mV. ¿Cuál será el valor de la tensión de entrada?

cálculo del atenuador

El antilog ( log -1 ) de -1.6 se da como:

atenuador antilog

Entonces, si el voltaje de salida se produce con 32 decibeles de atenuación, se requiere un voltaje de entrada de 2.0 voltios.

Tabla de pérdida de atenuador

Vout / Vin 1 0,7071 0.5 0.5 0.25 0,125 0,0625 0,03125 0,01563 0.00781
Valor de registro 20log
(1)
20log
(0.7071)
20log
(0.5)
20log
(0.25)
20log
(0.125)
20log
(0.0625)
20log
(0.03125)
20log
(0.01563)
20log
(0.00781)
en dB 0 0 -3dB -6dB -12dB -18dB -24dB -30dB -36dB -42dB

y así sucesivamente, produciendo una tabla con tantos valores de decibelios como necesitemos para nuestro diseño de atenuador.

Esta disminución en el voltaje, la corriente o la potencia expresada en decibelios por la inserción del atenuador en un circuito eléctrico se conoce como pérdida de inserción y los diseños de atenuación de pérdida mínima coinciden con circuitos de impedancias desiguales con una pérdida mínima en la red correspondiente.

Ahora que sabemos qué es un atenuador pasivo, cómo puede usarse para reducir o «atenuar» el nivel de potencia o voltaje de una señal, al tiempo que introduce poca o ninguna distorsión y pérdida de inserción, en una cantidad expresada en decibelios, podemos comenzar a Mire los diferentes diseños de circuitos de atenuador disponibles.

Diseños de atenuador pasivo

Hay muchas formas en que las resistencias pueden organizarse en circuitos atenuadores , siendo el circuito divisor potencial el tipo más simple de circuito atenuador pasivo. El circuito divisor de potencial o voltaje se conoce generalmente como un atenuador «L-pad» porque su diagrama de circuito se parece al de una «L» invertida.

Pero hay otros tipos comunes de red de atenuadores, como el atenuador «T-pad» y el atenuador «Pi-pad» (π), dependiendo de cómo se conectan los componentes resistivos. Estos tres tipos de atenuadores comunes se muestran a continuación.

Tipos de atenuadores

tipos de atenuadores

Los diseños de circuito atenuador anteriores se pueden organizar en forma «balanceada» o «no balanceada» con la acción de ambos tipos siendo idénticos. La versión balanceada del atenuador «T-pad» se llama atenuador «H-pad», mientras que la versión balanceada del atenuador «π-pad» se llama atenuador «O-pad». Los atenuadores de tipo T puenteados también están disponibles.

En un atenuador desequilibrado, los elementos resistivos se conectan a un lado de la línea de transmisión solo mientras el otro lado está conectado a tierra para evitar fugas a frecuencias más altas. Generalmente, el lado conectado a tierra de la red del atenuador no tiene elementos resistivos y, por lo tanto, se llama la «línea común».

En una configuración de atenuador balanceado, el mismo número de elementos resistivos están conectados por igual a cada lado de la línea de transmisión con la tierra ubicada en un punto central creado por las resistencias paralelas balanceadas. En general, las redes de atenuadores balanceadas y no balanceadas no pueden conectarse entre sí, ya que esto da como resultado que la mitad de la red balanceada se acorte a tierra a través de la configuración no balanceada.

Atenuadores conmutados

En lugar de tener un solo atenuador para lograr el grado de atenuación requerido, las almohadillas de atenuador individuales se pueden conectar o conectar en cascada para aumentar la cantidad de atenuación en los pasos de atenuación dados. Los interruptores rotativos multipolares, los interruptores basculantes o los interruptores de botón agrupado también se pueden usar para conectar u omitir redes de atenuadores fijos individuales en cualquier secuencia deseada de 1dB a 100dB o más, lo que facilita el diseño y la construcción de redes de atenuadores conmutados, también conocidos como un atenuador de pasos . Al cambiar los atenuadores apropiados, la atenuación se puede aumentar o disminuir en pasos fijos como se muestra a continuación.

Atenuador conmutado

atenuador conmutado

Aquí, hay cuatro redes de atenuadores resistivos independientes conectadas en cascada en una red de escalera en serie con cada atenuador que tiene un valor dos veces mayor que su predecesor, (1-2-4-8). Cada red de atenuador se puede conmutar «dentro» o «fuera» de la ruta de la señal según lo requiera el conmutador asociado que produce un circuito atenuador de ajuste de pasos que se puede cambiar de 0dB a -15dB en pasos de 1dB.

Por lo tanto, la cantidad total de atenuación proporcionada por el circuito sería la suma de las cuatro redes de atenuadores que se conmutan «EN». Entonces, por ejemplo, una atenuación de -5dB requeriría la conexión de los interruptores SW1 y SW3 , y una atenuación de -12dB requeriría la conexión de los interruptores SW3 y SW4 , y así sucesivamente.

Resumen del atenuador

  • Un atenuador es un dispositivo de cuatro terminales que reduce la amplitud o la potencia de una señal sin distorsionar la forma de onda de la señal, un atenuador introduce una cierta cantidad de pérdida.
  • La red del atenuador se inserta entre una fuente y un circuito de carga para reducir la magnitud de la señal de la fuente en una cantidad conocida adecuada para la carga.
  • Los atenuadores pueden ser fijos, totalmente variables o variables en pasos conocidos de atenuación, -0.5dB, -1dB, -10dB, etc.
  • Un atenuador puede ser simétrico o asimétrico en forma y balanceado o no balanceado.
  • Los atenuadores fijos también conocidos como «almohadilla» se utilizan para «igualar» impedancias desiguales.
  • Un atenuador es efectivamente lo contrario de un amplificador. Un amplificador proporciona ganancia mientras que un atenuador proporciona pérdida o ganancia menor que 1 (unidad).
  • Los atenuadores son generalmente dispositivos pasivos hechos de redes divisorias de voltaje simples. El cambio entre diferentes resistencias produce atenuadores escalonados ajustables y continuamente ajustables usando potenciómetros.

Para simplificar el diseño del atenuador, se puede usar un valor «K» (para constante). Este valor «K» es la relación de la tensión, corriente o potencia correspondiente a un valor dado de atenuación dB y se da como:

Ecuación del factor K

Podemos producir un conjunto de valores constantes llamados valores «K» para diferentes cantidades de atenuación como se indica en la siguiente tabla.

Tabla de pérdida de atenuador

dB 0.5 0.5 1.0 2,0 3.0 4.0 4.0 5.0 6.0 10,0 20,0
Valor «K» 1.0593 1.1220 1.2589 1.4125 1.5849 1.7783 1.9953 3.1623 10.000

y así sucesivamente, produciendo una tabla con tantos valores de «K» como requerimos.

Los atenuadores de valor fijo, llamados «almohadillas atenuantes», se utilizan principalmente en líneas de transmisión de radiofrecuencia ( Rf ) para reducir el voltaje, disipar energía o para mejorar la correspondencia de impedancia entre varios circuitos no coincidentes.

Los atenuadores de nivel de línea en preamplificadores o amplificadores de potencia de audio pueden ser tan simples como un potenciómetro de 0.5 vatios o un divisor de voltaje L-pad diseñado para reducir la amplitud de una señal de audio antes de que llegue al altavoz, reduciendo el volumen de la salida.

Al medir señales, se usan almohadillas atenuantes de alta potencia para reducir la amplitud de la señal en una cantidad conocida para permitir mediciones, o para proteger el dispositivo de medición de niveles de señal altos que de otro modo podrían dañarlo.

En el siguiente tutorial sobre Atenuadores , veremos el tipo más básico de red de atenuador resistivo comúnmente llamado atenuador de «tipo L» o «L-pad» que se puede hacer usando solo dos componentes resistivos. El circuito atenuador «L-pad» también se puede utilizar como un circuito divisor de voltaje o potencial.

Atenuador L-pad

En su forma básica, el atenuador L-pad no es más que una red divisoria de voltaje muy simple utilizada en muchos circuitos eléctricos y electrónicos para generar un voltaje más bajo.

La diferencia esta vez es que este tipo de atenuador se usa en circuitos dependientes de la frecuencia para crear pérdida (atenuación) en una línea de transmisión o para igualar las impedancias de las fuentes no balanceadas y las redes de carga.

El atenuador L-pad consta de dos elementos puramente resistivos en serie conectados entre sí a través de una fuente de voltaje con la relación entre estas dos resistencias que forman una red divisoria de voltaje como se muestra a continuación.

Circuito atenuador básico L-pad

Atenuador L-pad

Podemos ver que el diseño del atenuador L-pad es idéntico al circuito divisor de voltaje utilizado para reducir su voltaje de entrada en cierta cantidad. Las dos resistencias están conectadas en serie a través de todo el voltaje de entrada, mientras que la señal o voltaje de salida se toma a través de una sola resistencia, con los dos elementos resistivos formando una letra invertida «L» y de ahí su nombre, «L – Atenuadores de almohadilla «. Para este tipo de circuito, la atenuación se da como Vout / Vin .

La resistencia de entrada R1 está en serie con la salida, mientras que la resistencia R2 está en paralelo con la salida y, por lo tanto, con la carga. Luego, el voltaje de salida proporcionado por esta disposición en forma de «L» se divide por un factor igual a la relación de estos dos valores de resistencia como se muestra.

atenuación de voltaje

Como el atenuador L-pad está hecho de componentes puramente resistivos, no hay desplazamiento de fase en el atenuador. La inserción del atenuador entre la fuente y la carga no debe alterar el voltaje de la fuente y, por lo tanto, la resistencia vista por la fuente debe permanecer igual en todo momento. Como los dos elementos resistivos tienen valores constantes, si la impedancia de la carga no es infinita, la atenuación se altera y también lo es su impedancia. Como resultado, el atenuador L-pad solo puede suministrar una coincidencia de impedancia en una sola dirección.

Los atenuadores L-pad se usan comúnmente en aplicaciones de audio para reducir una señal más grande o más potente, mientras que la impedancia entre la fuente y la carga proporcionan la máxima transferencia de potencia. Sin embargo, si la impedancia de la fuente es diferente a la impedancia de la carga, se puede hacer que el atenuador L-pad coincida con cualquiera de las impedancias pero no con ambas.

Esto se debe a que la disposición de los elementos resistivos no produce la misma impedancia mirando hacia la red desde ambas direcciones. En otras palabras, el atenuador L-pad es un atenuador asimétrico y, por lo tanto, si se requiere una red de atenuación para que coincida con dos impedancias desiguales en ambas direcciones, otros tipos de atenuador, como el «T-pad» simétrico o el «Pi-pad» Se debe utilizar el atenuador.

Atenuador de almohadilla en L con impedancias iguales

Como se mencionó anteriormente, un atenuador pasivo es una red resistiva diseñada para reducir la potencia o el nivel de señal de una señal de audio o radiofrecuencia sin introducir ninguna distorsión en la señal. A veces, la salida de un amplificador de audio puede ser demasiado alta y se requiere atenuación para alimentar esta señal a un altavoz. Por ejemplo, supongamos que queremos reducir la potencia que se entrega desde un amplificador que tiene una impedancia de fuente de salida, ( S ) de 8Ω alimentando una carga de altavoz, ( L ) de 8Ω por 6dB. Los valores de las resistencias R1 y R2 son los siguientes.

Circuito atenuador L-pad

Circuito atenuador L-pad

La ecuación para el circuito atenuador L-pad conectado entre dos impedancias iguales ( S  = Z L ) mirando en la dirección de la impedancia de la fuente, S será.

Ecuación atenuador L-pad

Para simplificar el diseño del atenuador, se puede usar un valor «K» en la ecuación del atenuador anterior para simplificar un poco las matemáticas. Este valor «K» es la relación del voltaje, corriente o potencia correspondiente a un valor dado de atenuación. La ecuación general para «K» se da como:

Ecuación del factor K

Entonces, en nuestro ejemplo, el valor «K» para una atenuación de voltaje de 6dB será 10 (6/20) = 1.9953 . Sustituyendo este valor por atenuación en las dos ecuaciones se obtiene.

valores de resistencia

Luego, entre dos impedancias iguales mirando en la dirección de la impedancia de la fuente S , el valor de la resistencia en serie, R1 es 4Ω y el valor de la resistencia en paralelo, R2 es 8Ω.

El problema con este tipo de configuración de atenuador L-pad es que la coincidencia de impedancia está en la dirección de la resistencia en serie R1 , mientras que la impedancia «no coincide» es hacia la resistencia paralela R2 . El problema con esto es que a medida que aumenta el nivel de atenuación, este desajuste se hace cada vez más grande y con valores altos de atenuación, el valor de la resistencia paralela se convertirá en fracciones de un Ohm.

Por ejemplo, los valores de R1 y R2 con una atenuación de -32dB serían 7.8Ω y 0.2Ω, eso es 200mΩ efectivamente cortando el altavoz que podría tener un efecto grave en el circuito de salida de los amplificadores.

Una forma de aumentar la atenuación sin sobrecargar la fuente es a la impedancia partido del circuito en la dirección de la impedancia de carga, L . Sin embargo, como ahora estamos viendo el circuito atenuador L-pad desde el lado de la resistencia paralela, las ecuaciones son ligeramente diferentes. Luego, entre impedancias iguales y con la coincidencia de impedancia mirando desde la carga, los valores o resistencias R1 y R2 se calculan de la siguiente manera.

«Mirando» desde la carga

Valores de resistencia del atenuador L-pad

Si sabemos aumentar la atenuación a -32dB, el valor de las resistencias se convertirá en R1 = 310Ω y R2 = 8.2Ω respectivamente, y estos valores son lo suficientemente seguros para el circuito fuente al que está conectado.

Atenuador L-pad con impedancias desiguales

Hasta ahora hemos examinado la conexión del atenuador L-pad entre impedancias iguales para proporcionar atenuación de una señal. Pero también podemos usar el «atenuador L-pad» para igualar las impedancias de dos circuitos desiguales. Esta coincidencia de impedancia puede estar en la dirección de la impedancia mayor o menor pero no en ambas. La configuración del atenuador será la misma que antes, pero las ecuaciones utilizadas para unir las dos impedancias desiguales son diferentes, como se muestra.

Entre dos impedancias desiguales, la correspondencia de impedancias es hacia la menor de las dos impedancias de la fuente.

Impedancia Match hacia la pequeña impedancia

coincidencia de impedancia desde la fuente Atenuador L-pad desde la fuente

Entre dos impedancias desiguales, la correspondencia de impedancias es hacia la mayor de las dos impedancias de la carga.

Impedancia Match hacia la impedancia más grande

adaptación de impedancia de la carga L-pad atenuador de carga

Atenuador L-Pad Ejemplo No2

Una línea de transmisión de señal que tiene una impedancia de fuente de 75Ω debe conectarse a un medidor de intensidad de señal de impedancia de 50Ω que tiene una pantalla máxima de -12dB. Calcule los valores de las resistencias requeridas en un circuito atenuador L-pad para operar el medidor a la potencia máxima.

Con la coincidencia de impedancia hacia el valor más pequeño de 50Ω, las resistencias R1 y R2 se calculan de la siguiente manera.

Valores del atenuador L-pad

Entonces la resistencia R1 es igual a 59.6Ω y R2 es igual a 22.2Ω, o los valores preferidos más cercanos.

El atenuador L-pad se puede usar para hacer coincidir perfectamente una impedancia con otra, proporcionando una cantidad fija de atenuación, pero el circuito resultante es «con pérdida». Sin embargo, si una cantidad fija de atenuación no tiene importancia y solo se requiere la pérdida de inserción mínima entre la fuente y la carga, el atenuador L-pad puede usarse para igualar dos impedancias de valores desiguales usando las siguientes ecuaciones para calcular resistencias, R1 y R2 .

Pérdida mínima de inserción

ecuación de pérdida de inserción

Donde: la resistencia R1 está del lado de la impedancia más grande y la resistencia R2 está del lado de la impedancia más pequeña y, en nuestro ejemplo anterior, sería 75Ω y 50Ω respectivamente. La pérdida de inserción mínima en decibelios de un atenuador L-pad conectado entre una fuente y una carga se da como:

Atenuación mínima en dB

pérdida mínima de inserción

Para los atenuadores L-pad que tienen componentes reactivos como inductores y condensadores dentro de su diseño, EEWeb tiene una herramienta de atenuador L-pad gratuita en línea para calcular los valores de los componentes a la frecuencia requerida.

Resumen del atenuador L-pad

En este tutorial, hemos visto que un circuito atenuador L-pad es una red pasiva y puramente resistiva que se puede usar para reducir la intensidad de una señal al tiempo que coincide con las impedancias de la fuente y la carga. Los atenuadores L-pad se usan comúnmente en electrónica de audio para reducir la señal de audio producida por un amplificador entregado a un altavoz o auriculares.

Sin embargo, una de las principales desventajas del «atenuador L-pad» es que debido a que el atenuador L-pad es un dispositivo de impedancia constante, en configuraciones de baja potencia, el atenuador convierte toda la energía no enviada a la carga en calor, lo que puede ser considerable. Además, a frecuencias mucho más altas o donde se requiere un circuito atenuador que coincida perfectamente con la entrada y la salida, se utilizan otros diseños de atenuador mejorados.

En el próximo tutorial sobre Atenuadores Pasivos , veremos otro tipo de diseño de atenuador llamado Atenuador T-pad que utiliza tres componentes resistivos para producir un atenuador equilibrado.

Atenuador T-pad

Un atenuador T-pad es una red de atenuadores que consta de tres elementos resistivos no inductivos conectados entre sí para formar una configuración en «T» (de ahí su nombre).

Aunque no es tan común, esta configuración en «T» (tee) también puede considerarse como una configuración en Y del atenuador «Y». A diferencia del atenuador L-pad anterior, que tiene un valor resistivo diferente mirando el atenuador desde cualquier extremo, lo que lo hace asimétrico, el atenuador T-pad es simétrico en su diseño.

La formación de los elementos resistivos en forma de letra «T» significa que el atenuador T-pad tiene el mismo valor de resistencia mirando desde cualquier extremo. Esta formación hace que el «atenuador T-pad» sea un atenuador perfectamente simétrico que permite que sus terminales de entrada y salida se transpongan como se muestra.

Circuito básico de atenuador T-pad

Atenuador T-pad

Podemos ver que el atenuador T-pad es simétrico en su diseño desde ambos extremos y este tipo de diseño de atenuador se puede utilizar para igualar la impedancia líneas de transmisión iguales o desiguales. Generalmente, las resistencias R1 y R2 tienen el mismo valor, pero cuando están diseñadas para operar entre circuitos de impedancia desigual, estas dos resistencias pueden tener valores diferentes. En este caso, el atenuador T-pad a menudo se denomina «atenuador de almohadilla cónica».

Pero antes de analizar los atenuadores T-pad con más detalle, primero debemos comprender el uso del «factor K» utilizado para calcular las impedancias del atenuador y que puede facilitar un poco la reducción de las matemáticas y nuestras vidas.

El factor atenuador «K»

El factor «K» , también conocido como «factor de impedancia» se usa comúnmente con atenuadores para simplificar el proceso de diseño de circuitos atenuadores complejos. Este factor o valor «K» es la relación de la tensión, corriente o potencia correspondiente a un valor dado de atenuación. La ecuación general para «K» se da como:

Ecuación del factor K

En otras palabras, la relación de voltaje, Kv se da como: Vin / Vout = 10 dB / 20 , la relación de corriente, Ki se da como: Iin / Iout = 10 dB / 20 , y la relación de potencia, Kp se da como: Pin / Pout = 10 dB / 10 .

Entonces, por ejemplo, el valor «K» para una atenuación de voltaje de 6dB será 10  (6/20) = 1.9953 , y una atenuación de 18dB será 10  (18/20) = 7.9433 , y así sucesivamente. Pero en lugar de calcular este valor «K» cada vez que queremos diseñar un nuevo circuito atenuador, podemos producir una tabla de factores «K» para calcular la pérdida del atenuador de la siguiente manera.

Tabla de pérdida de atenuador

Pérdida de dB 0.5 0.5 1.0 2,0 3.0 6.0 7.5 9.0 10,0
Valor K 1.0593 1.1220 1.2589 1.4125 1.9953 2.3714 2.8184 3.1623
Pérdida de dB 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 48,0 60,0 100
Valor K 3.9811 7,9433 15,849 31,623 63,096 251,19 1000 10 5

y así sucesivamente, produciendo una tabla de pérdida de atenuación con tantos valores de decibelios como necesitemos para nuestro diseño de atenuador.

Atenuador de almohadilla en T con impedancias iguales

Hemos dicho anteriormente, que el atenuador T-pad es un diseño de atenuador simétrico cuyos terminales de entrada y salida se pueden transponer entre sí. Esto hace que el atenuador T-pad sea ideal para la inserción entre dos impedancias iguales (  S  = Z L  ) para reducir los niveles de señal.

En este caso, los tres elementos resistivos se eligen para garantizar que la impedancia de entrada y la impedancia de salida coincidan con la impedancia de carga que forma parte de la red del atenuador. Como las impedancias de entrada y salida del T-pad están diseñadas para coincidir perfectamente con la carga, este valor se denomina «impedancia característica» de la red simétrica de T-pad.

Luego, las ecuaciones dadas para calcular los valores de resistencia de un circuito atenuador T-pad utilizado para la coincidencia de impedancia en cualquier atenuación deseada se dan como:

Ecuaciones del atenuador T-pad

Valores de resistencia del atenuador T-pad

donde: K es el factor de impedancia de la tabla anterior y Z es la impedancia de fuente / carga.

Atenuador T-pad Ejemplo No1

Se requiere un atenuador T-pad para reducir el nivel de una señal de audio en 18dB al tiempo que coincide con la impedancia de la red de 600Ω. Calcule los valores de las tres resistencias requeridas.

Valores del atenuador T-pad

Circuito atenuador T-pad

Entonces las resistencias R1 y R2 son iguales a 466Ω y la resistencia R3 es igual a 154Ω, o los valores preferidos más cercanos.

De nuevo como antes, podemos producir tablas estándar para los valores de las impedancias en serie y paralelas requeridas para construir un circuito atenuador T-pad simétrico de 50Ω, 75Ω o 600Ω ya que estos valores siempre serán los mismos independientemente de la aplicación. Los valores calculados de las resistencias, R1 , R2 y R3 se dan a continuación.

Pérdida de dB Factor K Impedancia de 50Ω Impedancia de 75Ω Impedancia 600Ω
R1, R2 R3 R1, R2 R3 R1, R2 R3
1.0 1.1220 2.9Ω 433,3Ω 4.3Ω 650.0Ω 34,5Ω 5K2Ω
2,0 1.2589 5.7Ω 215,2Ω 8.6Ω 322.9Ω 68.8Ω 2K58Ω
3.0 1.4125 8.5Ω 141,9Ω 12.8Ω 212.9Ω 102.6Ω 1K7Ω
6.0 1.9953 16.6Ω 66,9Ω 24,9Ω 100.4Ω 199,4Ω 803.2Ω
10,0 3.1623 26.0Ω 35,1Ω 39.0Ω 52,7Ω 311.7Ω 421,6Ω
18,0 7,9433 38.8Ω 12.8Ω 58.2Ω 19,2Ω 465.8Ω 153,5Ω
24,0 15,8489 44.1Ω 6.3Ω 66.Ω 9.5Ω 528.8Ω 76.0Ω
32,0 39.8107 47.5Ω 2.5Ω 71.3Ω 3.8Ω 570,6Ω 30,2Ω

Tenga en cuenta que a medida que la cantidad de atenuación requerida por el circuito aumenta, los valores de impedancia en serie para R1 y R2 también aumentan mientras que el valor de impedancia de derivación en paralelo de R3 disminuye. Esto es característico de un circuito atenuador simétrico T-pad utilizado entre impedancias iguales.

Atenuador T-pad con impedancias desiguales

Además de usar el atenuador T-pad para reducir los niveles de señal en un circuito con impedancias iguales, también podemos usarlo para la correspondencia de impedancias entre impedancias desiguales (  S  ≠ Z L  ). Cuando se usa para la coincidencia de impedancias, el atenuador T-pad se llama atenuador de almohadilla cónica . Sin embargo, para hacerlo necesitamos modificar un poco las ecuaciones anteriores para tener en cuenta la carga desigual de la fuente y las impedancias de carga en el circuito atenuador. Las nuevas ecuaciones se convierten.

Ecuaciones de atenuador de almohadilla cónica para impedancias desiguales

circuito t-pad ecuaciones de almohadilla cónica

donde: K es el factor de impedancia de la tabla anterior, y 1 es la mayor de las impedancias de fuente / carga y 2 es la menor de las impedancias de fuente / carga.

Atenuador T-pad Ejemplo No2

Se requiere un atenuador de almohadilla cónica conectado a una impedancia de carga de 50Ω para reducir el nivel de una señal de audio en 18dB desde una fuente de impedancia de 75Ω. Calcule los valores de las tres resistencias requeridas.

Entonces: 1  = 75Ω (la impedancia más grande), 2  = 50Ω (la impedancia más pequeña) y K = 18dB = 7.9433 de la tabla anterior.

Valores del atenuador de almohadilla cónica

Entonces la resistencia R1 es igual a 15.67Ω, la resistencia R2 es igual a 62Ω y la resistencia R3 es igual a 36Ω, o los valores preferidos más cercanos.

Para los atenuadores T-pad que tienen componentes reactivos como inductores y condensadores dentro de su diseño, EEWeb tiene una herramienta de atenuador T-pad gratuita en línea para calcular los valores de los componentes a la frecuencia requerida.

Atenuador T equilibrado

El atenuador T-pad balanceado o el atenuador T- Balanced para abreviar, utilizan dos circuitos atenuadores T-pad conectados entre sí para formar una red de imagen espejo equilibrada como se muestra a continuación.

Circuito Atenuador-T Balanceado

atenuador T equilibrado

El atenuador T balanceado también se conoce como atenuador H-pad porque la disposición de sus elementos resistivos forma la letra «H» y de ahí su nombre, «atenuadores H-pad». Los valores resistivos del circuito T balanceado se calculan primero como una configuración T-pad no balanceada igual que antes, pero esta vez los valores de la resistencia resistiva en serie en cada tramo se dividen en dos (divididos por dos) para proporcionar una imagen especular a cada lado de tierra. El valor resistivo total calculado de la resistencia paralela central permanece en el mismo valor pero se divide en dos con el centro conectado a tierra produciendo un circuito balanceado.

Usando los valores calculados anteriormente para el atenuador T-pad desequilibrado, la resistencia en serie R1 = R2 = 466Ω ÷ 2 = 233Ω para las cuatro resistencias en serie y la resistencia de derivación paralela, R3 = 154Ω igual que antes y estos valores pueden calcularse usando Las siguientes ecuaciones modificadas para un atenuador T equilibrado.

Ecuaciones de atenuador T equilibrado

ecuación de atenuador T equilibrado

Resumen del atenuador T-pad

El atenuador T-pad es una red simétrica de atenuador que se puede usar en un circuito de línea de transmisión que tiene impedancias iguales o desiguales. Como el atenuador T-pad es simétrico en su diseño, puede conectarse en cualquier dirección, lo que lo convierte en un circuito bidireccional.

Una de las características principales del atenuador T es que la impedancia del brazo de derivación (paralela) se reduce a medida que aumenta la atenuación. Los atenuadores de almohadilla en T que se usan como circuitos de adaptación de impedancia generalmente se denominan «atenuadores de almohadilla cónica».

Hemos visto que los atenuadores T-pad pueden ser redes resistivas no balanceadas o balanceadas. Los atenuadores T-pad desequilibrados de valor fijo son los más comunes y generalmente se usan en líneas de transmisión de cable coaxial de radiofrecuencia y TV donde un lado de la línea está conectado a tierra.

Los atenuadores T balanceados también se llaman atenuadores H-pad debido a su diseño y construcción. Los atenuadores H-pad se utilizan principalmente en líneas de transmisión de datos que utilizan cableado de par equilibrado o trenzado.

En el próximo tutorial sobre Atenuadores , veremos otro tipo de diseño de atenuador T-pad llamado Atenuador Bridged-T que utiliza un componente resistivo adicional en la línea de la serie.

Atenuador T en puente

El atenuador Bridged-T es otro diseño de atenuador resistivo que es una variación del atenuador simétrico estándar T-pad.

Como su nombre lo indica, el atenuador T puenteado tiene un elemento resistivo adicional que forma una red puenteada a través de las dos resistencias en serie del T-pad estándar.

Este elemento resistivo adicional permite que el circuito reduzca el nivel de una señal mediante la atenuación requerida sin cambiar la impedancia característica del circuito, ya que la señal parece «puentearse» a través de la red T-pad. Además, las dos resistencias en serie del T-pad original son siempre iguales a las impedancias de carga de la fuente de entrada y la salida. El circuito para un «atenuador de puente T», (  T  ) se da a continuación.

Circuito atenuador de puente T

atenuador T puenteado

Resistencia, R3 forma la red de puente a través de un atenuador T-pad estándar. Las dos resistencias en serie, R1 , se eligen para igualar la impedancia de la línea fuente / carga. Una ventaja importante del atenuador T puenteado sobre su primo T-pad, es que el pad T puenteado tiene una tendencia a coincidir con la impedancia característica de las líneas de transmisión.

Sin embargo, una desventaja del circuito atenuador T puenteado es que el atenuador requiere que su impedancia de entrada o fuente (  S  ) sea igual a su impedancia de salida o carga (  L  ) y, por lo tanto, no se puede usar para la adaptación de impedancia.

El diseño de un atenuador T puenteado es tan simple como el atenuador T-pad estándar. Las dos resistencias en serie tienen el mismo valor que la impedancia característica de las líneas y, por lo tanto, no requieren ningún cálculo. Luego, las ecuaciones dadas para calcular la resistencia de derivación paralela y la resistencia de puente adicional de un circuito atenuador T puenteado utilizado para el ajuste de impedancia en cualquier atenuación deseada se dan como:

Ecuaciones de atenuador de puente T

Valores de resistencia de atenuador de puente T

donde: K es el factor de impedancia y Z es la impedancia de fuente / carga.

Atenuador T en puente; Ejemplo No1

Se requiere un atenuador T puenteado para reducir el nivel de una línea de señal de audio de 8Ω en 4dB. Calcule los valores de las resistencias requeridas.

valores de atenuador T puenteado

Entonces las resistencias R1 son iguales a la impedancia de línea de 8Ω, la resistencia R2 es igual a 13.7Ω y la resistencia puente R3 es igual a 4.7Ω, o los valores preferidos más cercanos.

Al igual que con el atenuador T-pad estándar, a medida que aumenta la cantidad de atenuación requerida por el circuito, el valor de la impedancia del puente en serie de la resistencia R3 también aumenta mientras que el valor de la impedancia de derivación paralela de la resistencia R2 disminuye. Esto es característico de un circuito atenuador T puenteado simétrico utilizado entre impedancias iguales.

Atenuador Variable en puente tipo T

Hemos visto que un atenuador simétrico de T puenteado puede diseñarse para atenuar una señal en una cantidad fija al tiempo que coincide con la impedancia característica de la línea de señal. Esperemos que ahora sepamos que el circuito atenuador T puenteado consta de cuatro elementos resistivos, dos que coinciden con la impedancia característica de la línea de señal y dos que calculamos para una cantidad dada de atenuación.

Pero al reemplazar dos de los elementos resistivos de los atenuadores con un potenciómetro o un interruptor resistivo, podemos convertir una almohadilla de atenuador fija en un atenuador variable en un rango predeterminado de atenuación como se muestra.

Atenuador Variable Bridged-T

Atenuador T puenteado variable

Entonces, por ejemplo arriba, si quisiéramos que un atenuador T puenteado variable operara en una línea de audio de 8Ω con atenuación ajustable de -2dB a -20dB, necesitaríamos valores resistivos de:

Valores de resistencia a -2dB

-2dB valores de resistencia

Valores de resistencia a -20dB

-20dB valores de resistencia

Entonces podemos ver que la resistencia máxima requerida para una atenuación de 2dB es 31Ω y a 20dB es 72Ω. Entonces podemos reemplazar las resistencias de valor fijo con dos potenciómetros de 100Ω cada uno. Pero en lugar de ajustar dos potenciómetros uno a la vez para encontrar la cantidad de atenuación requerida, ambos potenciómetros podrían reemplazarse por un solo potenciómetro de doble banda de 100Ω que esté conectado eléctricamente de manera que cada resistencia varíe inversamente en valor con respecto al otro como el El potenciómetro se ajusta de 2dB a 20dB como se muestra.

Atenuador T-Bridged totalmente ajustable

atenuador ajustable

Mediante una cuidadosa calibración del potenciómetro, podemos producir fácilmente en nuestro ejemplo sencillo, un totalmente ajustable atenuador-T puenteada en el rango de 2 dB a 20 dB. Al cambiar los valores de los potenciómetros para adaptarlos a la impedancia característica de la línea de señal, en teoría cualquier cantidad de atenuación variable es posible utilizando el rango completo de resistencia de cero a infinito tanto para VR1a como para VR1b , pero en realidad 30dB es aproximadamente el límite para un único atenuador de T puenteado variable a medida que los valores resistivos se vuelven demasiado pequeños. La distorsión de ruido también es un problema.

Llevando esta idea un paso más allá, también podríamos producir un circuito atenuador T puenteado y escalonable al reemplazar los potenciómetros con resistencias de valor fijo y un interruptor giratorio agrupado, interruptores basculantes o interruptores de botón y al cambiar la resistencia adecuada, la atenuación puede aumentarse o disminuirse en pasos. Por ejemplo, usando nuestro ejemplo de impedancia de línea de transmisión de 8Ω anterior.

Podemos calcular las resistencias de puente individuales y las resistencias de derivación paralelas para una atenuación de entre 2dB y 20dB. Pero como antes, para ahorrar en las matemáticas, podemos producir tablas para los valores del puente en serie y las impedancias de derivación paralela requeridas para construir un circuito atenuador de T puenteado conmutable de 8Ω, 50Ω o 75Ω. Los valores calculados de la resistencia de puente R2 y la resistencia de derivación paralela R3 se dan a continuación.

Valores de resistencia de atenuador de puente T

Pérdida de dB Factor K  Impedancia de línea de 8Ω  Impedancia de línea de 50Ω  Impedancia de línea de 75Ω
R2 R3 R2 R3 R2 R3
2,0 1.2589 30.9Ω 2.1Ω 193.1Ω 12,9Ω 289.7Ω 19,4Ω
4.0 4.0 1.5849 13.7Ω 4.7Ω 85.5Ω 29,2Ω 128,2Ω 43,9Ω
6.0 1.9953 8.0Ω 8.0Ω 50,2Ω 49.8Ω 75.4Ω 74,6Ω
8.0 2.5119 5.3Ω 12.1Ω 33.1Ω 75.6Ω 49,6Ω 113,4Ω
10,0 3.1623 3.7Ω 17.3Ω 23.1Ω 108.1Ω 34,7Ω 162.2Ω
12,0 3.9811 2.7Ω 23.8Ω 16.8Ω 149,1Ω 25.2Ω 223.6Ω
16,0 6.3096 1.5Ω 42.5Ω 9.4Ω 265.5Ω 14.1Ω 398,2Ω
20,0 10.00 0.9Ω 72.0Ω 5.6Ω 450.0Ω 8.3Ω 675.0Ω

Tenga en cuenta que las dos resistencias en serie fija R1 del circuito siempre serán iguales a la impedancia característica de las líneas de transmisión.

Luego, utilizando nuestra línea de transmisión de 8Ω como nuestro ejemplo, podemos construir un circuito atenuador T puenteado conmutable de la siguiente manera utilizando los valores resistivos calculados en la tabla.

Atenuador conmutable T puenteado

atenuador conmutable T puenteado

Entonces, para la resistencia de puente establecida por VR1a en el punto -10dB , la resistencia total es igual a la suma de las resistencias individuales como se da como:

5.2 + 4.1 + 3.3 + 2.6 + 2.1 = 17.3Ω

Del mismo modo, para la resistencia de derivación paralela establecida por VR1b , la resistencia total en el punto -10dB será igual a:

1.0 + 1.2 + 0.6 + 0.9 = 3.7Ω

Tenga en cuenta que ambos valores resistivos de VR1a = 17.3Ω y VR1b = 3.7Ω corresponden a la atenuación de -10dB que calculamos en la tabla anterior.

Hemos visto que el atenuador Bridged-T es un atenuador simétrico de tipo fijo puramente resistivo que se puede utilizar para introducir una cantidad dada de pérdida de atenuador cuando se inserta entre impedancias iguales, siendo el diseño T puenteado una versión mejorada del T- más común. atenuador de almohadilla.

De alguna manera, también podemos pensar en el atenuador T puenteado como un atenuador modificado de Pi-pad que veremos en el próximo tutorial. Una de las principales desventajas de este tipo de circuito es que, debido a la resistencia de puente, este tipo de circuito atenuador no se puede utilizar para igualar impedancias desiguales.

El diseño del atenuador T puenteado facilita el cálculo de las resistencias requeridas para la red porque los valores de las dos resistencias en serie son siempre iguales a la impedancia característica de la línea de transmisión que hace que el atenuador sea simétrico. Una vez que se determina la cantidad deseada de atenuación, las matemáticas involucradas en el cálculo de los valores de resistencia restantes son bastante simples.

Además, este tipo de diseño de atenuador permite que la almohadilla T puenteada sea ajustable al cambiar solo dos de los elementos resistivos para potenciómetros o resistencias conmutadas, ya que el atenuador T-pad estándar necesitaría tres.

En el siguiente tutorial sobre Atenuadores , veremos diferentes tipos de diseño de atenuador llamado Atenuador Pi-pad que usa solo tres componentes resistivos para formar un circuito atenuador pasivo, uno en la línea en serie y dos en la línea de derivación paralela.

Atenuador Pi-pad

Los atenuadores Pi-pad o atenuadores π-pad se usan comúnmente en líneas de transmisión de radiofrecuencia y microondas, y pueden ser diseños balanceados o no balanceados

El atenuador Pi-pad se llama así porque su diseño y diseño básico se asemeja al de la letra griega pi (π), lo que significa que tiene una resistencia en serie y dos resistencias de derivación paralelas a tierra en la entrada y la salida.

El atenuador Pi-pad es otra red totalmente simétrica puramente resistiva que se puede utilizar como atenuador fijo entre impedancias iguales o para igualar impedancias entre impedancias desiguales. La configuración del circuito del atenuador Pi-pad se da a continuación.

Circuito atenuador básico Pi-pad

Atenuador Pi-pad

Podemos ver que el atenuador estándar de pi-pad es simétrico mirando el atenuador desde cualquier extremo y este tipo de diseño de atenuador puede usarse para igualar la impedancia líneas de transmisión iguales o desiguales. Generalmente, las resistencias R1 y R3 tienen el mismo valor, pero cuando están diseñadas para operar entre circuitos de impedancia desigual, estas dos resistencias pueden tener valores diferentes.

Atenuador Pi-pad con impedancias iguales

Hemos dicho anteriormente, que el atenuador de almohadilla pi es un diseño de atenuador simétrico que consiste únicamente en elementos de resistencia pasiva que lo hacen lineal en su diseño permitiendo que sus terminales de entrada y salida se transpongan entre sí. Esto hace que el atenuador de almohadilla pi sea ideal para la inserción entre dos impedancias iguales (  S  = Z L  ) para reducir los niveles de señal.

En este caso, los tres elementos resistivos se eligen para garantizar que la impedancia de entrada y la impedancia de salida coincidan con la impedancia de carga que forma parte de la red del atenuador. Como las impedancias de entrada y salida del Pi-pad están diseñadas para coincidir perfectamente con la carga, este valor se denomina «impedancia característica» de la red simétrica de Pi-pad.

Luego, las ecuaciones dadas para calcular los valores de resistencia de un circuito atenuador Pi-pad utilizado para el ajuste de impedancia en cualquier atenuación deseada se dan como:

Ecuaciones del atenuador Pi-pad

valores de resistencia del atenuador pi-pad

donde: K es el factor de impedancia y Z es la impedancia de fuente / carga.

Atenuador Pi-pad Ejemplo No1

Se requiere un circuito atenuador Pi-pad para reducir el nivel de una señal de audio en 10 dB al tiempo que coincide con la impedancia de una red de 75Ω. Calcule los valores de las tres resistencias requeridas.

Usando nuestra tabla simple de «factores K», podemos ver que el valor del factor «K» para calcular la pérdida de atenuación de -10dB se da como 3.1623 .

dB 0.5 0.5 1.0 2,0 3.0 4.0 4.0 5.0 6.0 10,0 20,0
Valor «K» 1.0593 1.1220 1.2589 1.4125 1.5849 1.7783 1.9953 3.1623 10.000

Valores del atenuador de pi-pad

Circuito atenuador pi-pad

Entonces las resistencias R1 y R3 son iguales a 144Ω y la resistencia R2 es igual a 107Ω, o los valores preferidos más cercanos.

También tenga en cuenta que el mismo diseño de atenuador de pi-pad tendrá valores de resistencia diferentes para uno usado en una red de 75Ω que para uno que se está haciendo coincidir con una red de 50Ω o 600Ω.

Nuevamente, como con el atenuador T-pad , podemos producir tablas estándar para los valores de la serie y las impedancias paralelas requeridas para construir un circuito atenuador simétrico Pi-pad de 50Ω, 75Ω o 600Ω. Los valores calculados de las resistencias, R1 , R2 y R3 se dan como.

Valores resistivos del atenuador Pi-pad

Pérdida de dB Factor K  Impedancia de 50Ω  Impedancia de 75Ω  Impedancia 600Ω
R1, R3 R2 R1, R3 R2 R1, R3 R2
1.0 1.1220 869.5Ω 5.8Ω 1K3Ω 8.7Ω 10K4Ω 69,2Ω
2,0 1.2589 436,2Ω 11,6Ω 654.3Ω 17.4Ω 5K2Ω 139,4Ω
3.0 1.4125 292.4Ω 17,6Ω 438,6Ω 26.4Ω 3K5Ω 211.4Ω
6.0 1.9953 150.5Ω 37,4Ω 225.7Ω 56.0Ω 1K8Ω 448,2Ω
10,0 3.1623 96,2Ω 71.2Ω 144,4Ω 106.7Ω 1K2Ω 853.8Ω
18,0 7,9433 64,4Ω 195.4Ω 96,6Ω 293.2Ω 772.8Ω 2K3Ω
24,0 15,8489 56.7Ω 394,6Ω 85.1Ω 592.0Ω 680.8Ω 4K7Ω
32,0 39.8107 52,6Ω 994.6Ω 78,9Ω 1K5Ω 630.9Ω 11K9Ω

Tenga en cuenta que a medida que aumenta la cantidad de pérdida de atenuación requerida por el circuito Pi-pad, la impedancia de la resistencia en serie R2 también aumenta, mientras que al mismo tiempo, los valores de impedancia de derivación en paralelo de ambas resistencias R1 y R3 disminuyen.

Esta es una característica común de un circuito atenuador simétrico Pi-pad utilizado entre impedancias iguales. Además, incluso con una atenuación de 32dB, los valores de impedancia en serie siguen siendo bastante altos y no están en el rango de uno o dos ohmios como con el atenuador T-pad.

Esto significa que una sola red de atenuadores Pi-pad puede alcanzar niveles de atenuación mucho más altos en comparación con la red T-pad equivalente, ya que las impedancias de derivación paralelas nunca son menores que la impedancia característica de la línea de transmisión debido a la extremadamente alta «K» valor del factor Por ejemplo, una línea de transmisión con una impedancia característica de 50Ω con una atenuación de -80dB daría a las resistencias de derivación R1 y R3 un valor de 50Ω cada una, mientras que la resistencia en serie R2 sería igual a 250KΩ,

Atenuador Pi-pad con impedancias desiguales

Además de usar el atenuador Pi-pad para reducir los niveles de señal en un circuito que tiene impedancias iguales (  S  = Z L  ), también podemos usar este tipo de atenuador para la coincidencia de impedancias de fuentes desiguales e impedancias de carga (  S  ≠ Z L  ).

Sin embargo, para hacerlo necesitamos modificar un poco las ecuaciones anteriores para tener en cuenta la carga desigual de la fuente y las impedancias de carga en el circuito atenuador. Las nuevas ecuaciones dadas para calcular los elementos resistivos de un atenuador Pi-pad para impedancias desiguales son.

Ecuaciones del atenuador Pi-pad para impedancias desiguales

Circuito atenuador T-pad Ecuaciones del atenuador de pi-pad

donde: K es el factor de impedancia, S es la mayor de la impedancia de la fuente y L es la menor de las impedancias de carga.

Podemos ver que las ecuaciones para calcular los valores de resistencia de tres atenuadores Pi son mucho más complejas cuando se conecta entre impedancias desiguales debido a su efecto en la red resistiva. Sin embargo, con un cálculo cuidadoso podemos encontrar el valor de las tres resistencias para cualquier impedancia y atenuación de red dada de la siguiente manera:

Atenuador Pi-pad Ejemplo No2

Se requiere un circuito atenuador no simétrico Pi-pad no balanceado para atenuar una señal entre un transmisor de radio con una impedancia de salida de 75Ω y un medidor de fuerza de señal de potencia de impedancia de 50Ω por 6dB. Calcule los valores de las resistencias requeridas.

Valor de atenuación de 6dB

Valor de resistencia R1

valor de resistencia R1

Valor de resistencia R2

valor de resistencia R2

Valor de resistencia R3

valor de resistencia R3

Dándonos el siguiente circuito atenuador Pi no simétrico:

circuito atenuador pi no simétrico

Las matemáticas involucradas para calcular los valores de resistencia de un atenuador Pi-pad utilizado entre impedancias desiguales son más complejas que las utilizadas para calcular los valores entre impedancias iguales. Como tales atenuadores Pi-pad tienden a ser utilizado más para la atenuación de la señal en las líneas de transmisión a juego con impedancias de fuente / carga   S  = Z L  .

Para los atenuadores Pi-pad que tienen componentes reactivos como inductores y condensadores dentro de su diseño, EEWeb tiene una herramienta de atenuador Pi-pad gratuita en línea para calcular los valores de los componentes a la frecuencia requerida.

Atenuador de Pi equilibrado

El atenuador de Pi equilibrado o «Atenuador π equilibrado» para abreviar, utiliza un elemento resistivo adicional en la línea de tierra común para formar una red resistiva equilibrada como se muestra a continuación.

Circuito atenuador de pi equilibrado

atenuador de Pi equilibrado

El atenuador de Pi equilibrado también se llama atenuador de O-pad porque el diseño de sus elementos resistivos forma la letra «O» y de ahí su nombre, «O-pad atenuadores». Los valores resistivos del circuito Pi equilibrado se calculan primero como una configuración de almohadilla Pi no balanceada conectada entre impedancias iguales a las anteriores, pero esta vez el valor de la resistencia en serie R2 se divide por la mitad (dividido por dos) colocando la mitad en cada línea como se muestra. El valor resistivo calculado de las dos resistencias de derivación paralelas permanece igual.

Usando los valores calculados anteriormente para el atenuador Pi-pad desequilibrado, la resistencia en serie R2 = 106.7 ÷ 2 = 53.4Ω para las dos resistencias en serie y las resistencias de derivación paralelas, R1, R3 = 144.4Ω igual que antes.

Los atenuadores Pi-pad son uno de los circuitos atenuadores simétricos más comúnmente utilizados y, como tal, su diseño se usa en muchas almohadillas atenuadoras disponibles comercialmente. Si bien el atenuador Pi-pad puede lograr un nivel muy alto de atenuación en una sola etapa, es mejor construir un atenuador de alta pérdida de más de 30dB conectando en cascada varias secciones individuales de Pi-pad para que el nivel final de atenuación se logre en etapas .

Al conectar en cascada los atenuadores pi-pad, el número de elementos resistivos requeridos en el diseño se puede reducir a medida que las resistencias adyacentes se pueden combinar. Entonces, para el Pi-pad esto simplemente significa que las dos resistencias de derivación paralelas adyacentes se pueden agregar juntas.

La precisión del atenuador pi calculado se determinará por la precisión de las resistencias componentes utilizadas. Cualquiera que sea la tolerancia de la resistencia seleccionada para construir un circuito atenuador Pi , 1%, 5% o incluso 10% DEBEN ser resistencias no inductivas y no del tipo bobinado. Además, como estamos usando resistencias en la red de atenuación, estas resistencias no inductivas DEBEN ser capaces de disipar de manera segura la cantidad requerida de energía eléctrica calculada mediante la Ley de Ohmios.

Resumen del tutorial sobre el atenuador pasivo

Un atenuador pasivo es una red puramente resistiva que se puede utilizar para controlar el nivel de la señal de salida.

El atenuador pasivo es una red puramente resistiva que se utiliza para debilitar o «atenuar» el nivel de señal de una línea de transmisión al tiempo que mejora la coincidencia de impedancia, haciendo que los atenuadores pasivos sean lo opuesto a los amplificadores.

Los atenuadores pasivos están conectados eléctricamente entre la fuente de alimentación y la carga con una cantidad fija de atenuación inducida. La sección del atenuador conectado puede proporcionar atenuación fija, adaptación de impedancia o aislamiento entre la fuente y la carga. Como un atenuador pasivo solo tiene elementos resistivos dentro de su diseño, la señal atenuada no sufre distorsión ni desplazamiento de fase.

Los diseños de atenuadores pasivos pueden ser fijos, escalonados o variables, y los atenuadores fijos se conocen como «atenuadores de almohadilla» con redes de atenuación comúnmente utilizadas que van desde 1dB a 20dB. La cantidad de atenuación presentada por la almohadilla del atenuador está determinada por la relación de voltaje entre la señal de fuente de entrada y la señal de carga de salida, expresándose esta relación en términos de decibelios. La relación entre una señal de entrada (Vin) y una señal de salida (Vout) se da en decibelios como:

Atenuación de decibelios

atenuación de decibelios

Esta relación de voltaje también puede derivarse de la atenuación en decibelios. Un factor conocido como el «factor K» se puede utilizar en el cálculo de los elementos resistivos de un atenuador. Como el factor «K» corresponde a una cantidad dada de atenuación en decibelios, se pueden producir tablas que dan el valor de «K» como se muestra.

Ecuación del factor «K»

Ecuación del factor K

Tablas de factores «K» para la pérdida del atenuador

Pérdida de dB 0.5 0.5 1.0 2,0 3.0 6.0 7.5 9.0 10,0
Valor K 1.0593 1.1220 1.2589 1.4125 1.9953 2.3714 2.8184 3.1623
Pérdida de dB 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 48,0 60,0 100
Valor K 3.9811 7,9433 15,849 31,623 63,096 251,19 1000 10 5

Una atenuación de voltaje de 6dB será 10  (6/20) = 1.9953

Los atenuadores pasivos pueden ser de forma simétrica o asimétrica, y pueden ser de tipo equilibrado o no equilibrado. Los circuitos atenuadores pasivos comunes incluyen los tipos «T-type», «Pi-type» y «Bridged-T» como se muestra a continuación.

Diseño del atenuador L-pad

Atenuador pasivo L-pad

El atenuador L-pad es el diseño de atenuador más simple que consta de solo dos elementos resistivos y se conoce más comúnmente como circuito divisor de voltaje. El atenuador L-pad es un circuito atenuador asimétrico desequilibrado que solo puede igualar la impedancia en una dirección. El equivalente equilibrado del «atenuador L-pad» se llama atenuador U-pad .

Diseño del atenuador T-pad

Atenuador pasivo T-pad

El atenuador T-pad se llama así porque su configuración se asemeja a la letra «T». El «Atenuador T-pad» es un atenuador simétrico que puede usarse para atenuar entre impedancias iguales o para igualar impedancias entre impedancias desiguales. Cuando la atenuación es alta, la impedancia del brazo de derivación paralela se vuelve pequeña. El equivalente equilibrado del atenuador T-pad se llama atenuador H-pad .

Diseño de atenuador en T puenteado

Atenuador pasivo puente T

El atenuador Bridged-T es una variación del diseño estándar de T-pad que tiene un elemento resistivo adicional que forma una red puenteada a través de las resistencias de dos series y gana su nombre por el hecho de que la señal de las fuentes de entrada parece «puentearse» a través del T- red de almohadilla sin afectar la impedancia característica del circuito.

El «Atenuador Bridged-T» es un atenuador simétrico puramente resistivo que puede usarse convenientemente como un atenuador variable o un atenuador conmutable. También es posible construir una versión balanceada del circuito atenuador Bridged-T .

Diseño del atenuador Pi-pad

Atenuador Pi-pad

El atenuador Pi-pad se llama así porque su configuración resistiva se asemeja a la de la letra griega «π» (pi). El «Atenuador de almohadillas Pi» es el atenuador pasivo simétrico más común que se puede usar entre impedancias iguales o igualación de impedancias entre impedancias desiguales.

Un solo atenuador de almohadilla Pi puede alcanzar niveles de atenuación mucho más altos en comparación con el atenuador de almohadilla en T equivalente y cuando la atenuación es alta, la impedancia del brazo en serie es grande. El equivalente balanceado del atenuador Pi-pad se llama atenuador O-pad .

Bibliografía: Electronics Tutorials

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Admin

Me llamo Joan Mengual y durante toda mi vida he sido Electrónico. llevo tiempo escribiendo en este blog y de manera altruista voy impartiendo mis conocimientos y mi pasión por la electrónica.

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