یک تضعیف کننده T-pad یک شبکه تضعیف کننده‌ای است که شامل سه عنصر مقاومت غیر القایی متصل به یکدیگر برای تشکیل یک پیکربندی “T” شکل است (از این رو به این نام انتخاب شده است).
فهرست مطالب
تضعیف کننده T-pad چیست؟
اگرچه بصورت غیر رایج این پیکربندی “T” (تی) شکل همچنین می‌تواند به عنوان یک پیکربندی وای “Y” نیز در نظر گرفته شود. برخلاف تضعیف کننده L-pad قبلی، که دارای یک مقدار مقاومتی متفاوت بود که از دو سمت به مدار وصل شده بود و آن را غیر متقارن می‌کرد، تضعیف کننده T-pad در طراحی خود متقارن است.
تشکیل عناصر مقاومتی به شکل حرف “T”به این معنی است که تضعیف کننده T-pad دارای همان مقدار مقاومت است وقتی که از هر دو انتها به مدار نگاه می‌کنیم. سپس این سازه باعث می‌شود که دستگاه تضعیف‌کننده T-pad به یک تضعیف کننده کاملاً متقارن تبدیل شود و این امکان را فراهم می‌کند که پایانه های ورودی و خروجی آنها همانطور که نشان داده شده است منتقل شود.
مدار تضعیف کننده T-pad پایه
می‌توان دید که تضعیف‌کننده T-pad هنگام نگاه کردن از دو انتها در طراحی خود متقارن است و این نوع طراحی تضعیف کننده می‌تواند برای تطبیق امپدانس خطوط انتقال هم برابر و نابرابر استفاده شود. عموما، مقاومت‌های R1 و R2 دارای مقادیر یکسان هستند اما هنگامی که برای عمل کردن بین امپدانس‌های نابرابر طراحی شدند، این دو مقاومت می‌توانند مقادیر متفاوت داشته باشند. در این لحظه تضعیف کننده T-pad معمولا به عنوان یک “تضعیف کننده تنظیم شده pad” عنوان می‌شود.
اما قبل از پرداختن بر تضعیف‌کننده T-pad به صورت جزئی تر در ابتدا نیاز داریم تا کاربرد “فاکتور k” استفاده شده در محاسبات امپدانس‌های تضعیف کننده را بدانیم که می‌تواند در کاهش محسبات ریاضی و زندگی ما کمک کند.
فاکتور “K” تضعیف کننده ها
فاکتور “k”، نیز به عنوان “فاکتور امپدانس” شناخته می‌شود که به صورت رایج با تضعیف کننده‌ها برای ساده کردن پروسه طراحی مدارهای تضعیف کننده پیچیده به کار می‌رود. این فاکتور “K” با مقدار، نسبت ولتاژ، جریان یا توان متناظر برای مقدار تضعیف کننده ارائه شده است. رابطه کلی برای “K” به صورت زیر ارائه شده است:
در بیان دیگر، نسبت ولتاژ Kv به صورت Vin/Vout=10dB/20 است، نسبت جریان Ki به صورت Iin/Iout=10dB/20 است و نسبت توان Kpبه صورت Pin/Pout=10dB/10 است.
بنابراین برای مثال، مقدار “K” برای یک تضعیف کننده ولتاژ 6dB به صورت 10(6/20)=1.9953 خواهد بود و تضعیف 18dB به صورت 10(18/20)=7.9423 خواهد شد و به همین ترتیب ادامه دارد. اما به جای محاسبه این مقدار “k”در هر لحظه می‌خواهیم یک مدار تضعیف کننده جدید طراحی کنیم بنابراین می‌توانیم یک جدول فاکتور “K” برای محاسبه افت تضعیف کننده به صورت زیر ایجاد کنیم.
جدول افت تضعیف کننده
تضعیف‌کننده T-pad با امپدانس برابر
قبلا گفته شد که، تضعیف‌کننده T-padیک طراحی تضعیف کننده متقارن است که پایانه‌های ورودی و خروجی آن می‌تواند با یکدیگر جابه جا شوند. این تضعیف کننده T-pad را برای جایگذاری بین دو امپدانس نابرابر (Zs=ZL) برای کاهش سطوح سیگنال ایده‌آل می‌کند.
در این موقعیت سه عنصر مقاومتی برای تضمین اینکه امپدانس ورودی و خروجی امپدانس بار را که بخشی از شبکه تضعیف کننده را تشکیل می‌دهد، تطبیق می‌کنند انتخاب شده‌اند. از آنجا که امپدانس‌های ورودی و خروجی t-pad ها برای تطبیق دقیق بار طراحی شده‌اند، این مقدار “امپدانس مشخصه” شبکه T–pad متقارن نامیده می‌شود.
سپس روابط ارائه شده برای مقادیر مقاومت محاسبه شده یک مدار تضعیف‌کننده T-pad استفاده شده برای تطبیق امپدانس در هر تضعیف مطلوب به صورت زیر ارائه شده است:
روابط تضعیف کننده T-pad
به طوریکه: K فاکتور امپدانس از جدول فوق است و Z امپدانس منبع / بار است.
مثال شماره 1 تضعیف کننده T-pad
یک تضعیف کننده T-padبرای کاهش سطح یک سیگنال صوتی تا 18dB زمانیکه تطبیق امپدانس 600 اهمی شبکه را انجام می‌دهد مورد نیاز است. مقادیر سه مقاومت مورد نیاز را محاسبه کنید.
سپس مقاومت‌های R1 و R2 معادل با 466Ω هستند و مقاومت R3 برابر با 154Ω یا نزدیکترین مقادیر ترجیحی است.
دوباره مانند قبل، می‌توان جداول استاندارد برای مقادیر امپدانس‌های سری و موازی مورد نیاز برای ساخت مدار تضعیف کننده متقارن 50 اهم، 75 اهم یا 600 اهم ساخت به طوریکه این مقادیر همیشه بدون توجه به کاربرد یکسان خواهند بود. مقادیر محاسبه شده مقاومت‌های R1 و R2 و R3 در زیر آورده شده است.
توجه داشته باشید که، هر چه مقدار تضعیف مورد نیاز توسط مدار افزایش می‌یابد مقادیر امپدانس سری برای R1 و R2 همچنین افزایش می‌یابد درحالی که مقدار امپدانس موازی R3 کاهش می‌یابد. این ویژگی یک مدار تضعیف کننده T-pad متقارن استفاده شده بین امپدانس‌های برابر است.
تضعیف کننده T-pad با امپدانس نابرابر
همانند استفاده از تضعیف‌کننده T-pad برای کاهش سطوح سیگنال در یک مدار با امپدانس‌های برابر، همچنین می‌توان آن را برای تطبیق امپدانس بین امپدانس‌های نابرابر (ZS≠ZL) به کار برد. هنگامی که برای تطبیق امپدانس به کار برده شد، تضعیف کننده T-pad یک تضعیف کننده تنظیم کننده pad نامیده می‌شود. اگرچه، برای انجام این نیاز داریم تا روابط قبلی را مقداری اصلاح کنیم تا بار گذاری نابرابر امپدانس‌های بار و منبع را در مدار تضعیف کننده در نظر بگیریم. روابط جدید به صورت زیر تبدیل می‌شود.
روابط تضعیف کننده تنظیم کننده pad برای امپدانس نابرابر
به طوریکه: K فاکتور امپدانس از جدول فوق است و Z1 امپدانس‌های بزرگتر منبع / بار است و Z2 امپدانس‌های کوچکتر منبع / بار است.
مثال شماره 2 تضعیف کننده T-pad
تضعیف کننده تنظیم شده tape متصل به یک امپدانس بار 50 اهم برای کاهش سطح یک سیگنال صوتی 18dB از امپدانس منبع 75 اهم مورد نیاز است. مقادیر سه مقاومت مورد نیاز را محاسبه کنید.
سپس Z1=75 اهم (بزرگترین امپدانس) و Z2=50 اهم (کوچکترین امپدانس) و K=18dB=7.9433 از جدول فوق است.
بنابراین مقاومت R1 برابر با 15.67 اهم و مقاومت R2 برابر با 62 اهم و مقاومت R3 برابر با 36 اهم یا نزدیکترین مقادیر ترجیحی است.
برای تضعیف کننده‌های T-pad که دارای مولفه های واکنشی مانند سلف‌ها و خازن‌ها درون طراحی آن است، EEWeb دارای یک ابزار تضعیف کننده T-pad آنلاین مجانی برای محاسبه مقادیر مولفه‌ها در فرکانس مورد نیاز است.
تضعیف کننده متعادل – T
تضعیف‌کننده T-pad متعادل شده یا برای اختصار تضعیف کننده T- متعادل شده از دو مدار تضعیف کننده T-pad متصل به یکدیگر برای تشکیل یک شبکه تصویر آینه ای متعادل همانطور که در زیر نشان داده شده است استفاده می‌کند.
مدار تضعیف کننده T – متعادل شده
تضعیف کننده T – متعادل شده همچنین به صورت یک تضعیف‌کننده H-pad عنوان می‌شود زیرا که عناصر مقاومتی آن شکل یک حرف “H” شکل را ایجاد می‌کنند و از این رو نام آنها “تضعیف‌کننده H-pad” است. مقادیر مقاومتی مدار متعادل شده – T همانند قبل در ابتدا به صورت یک پیکربندی T-pad متعادل نشده محاسبه شده است، اما این بار مقادیر مقاومت‌های سری در هر پایه برای مهیا کردن یک تصویر آینه‌ای در هر دو سمت زمین نصف شده است (تقسیم بر 2 شده است).
مقدار مقاومتی محاسبه شده کلی مقاومت مرکزی موازی در همان مقدار باقی می‌ماند اما بر 2 تقسیم شده است و مرکز بر زمین وصل شده است که یک مدار متعادل شده تولید می‌کند.
استفاده از مقادیر محاسبه شده فوق برای تضعیف‌کننده T-pad نامتعادل مقاومت‌های سری R1=R2=466Ω÷2=233Ω را برای تمام 4 مقاومت سری می‌دهد و و مقاومت موازی R3=154Ω مانند قبل است و این مقادیر می‌توانند با استفاده از روابط اصلاح شده پیش رو برای یک تضعیف کننده T – متعادل شده محاسبه شوند.
روابط تضعیف کننده T – متعادل شده
خلاصه تضعیف‌کننده T-pad
تضعیف‌کننده T-pad یک شبکه تضعیف کننده متقارن است که می‌تواند در یک مدار خط انتقال که دارای امپدانس‌های برابر یا نابرابر است به کار رود. از آنجا که تضعیف‌کننده T-pad متقارن است آن می‌تواند در هر دو جهت وصل شود که آن را به یک مدار دو جهته تبدیل می‌کند.
یکی از ویژگی‌های تضعیف‌کننده T این است که امپدانس موازی با افزایش تضعیف کوچکتر می‌شود. تضعیف کننده‌های T-pad ای که به عنوان مدارهای تطبیقی امپدانس به کار می‌روند معمولا “تضعیف کننده‌های تنظیم کننده pad” خوانده می‌شوند.
دیدیم که تضعیف کننده‌های T-pad می‌توانند هم شبکه‌های مقاومتی متعادل و هم نامتعادل باشند. تضعیف کننده‌های T-pad نا متعادل مقدار ثابت، بسیار پرکاربرد هستند و عموما در رادیو فرکانسی و خطوط انتقال کابل کواکسیکال تلویزیون به کار می‌روند به طوری که یک سمت خط زمین می‌شود.
تضعیف کننده‌های T-pad همچنین به دلیل طراحی و ساختار خود، تضعیف کننده‌های H-pad نامیده می‌شوند. تضعیف کننده‌های H-pad اساسا یک خط انتقال داده را به کار می‌برند که از کابل دو جفت یا متعادل شده استفاده می‌کند. در آموزش بعدی درباره تضعیف کننده‌ها، بر نوع دیگر طراحی تضعیف کننده T-pad که تضعیف کننده پل-T نامیده می‌شود خواهیم پرداخت که از یک مولفه مقاومتی اضافی در خط سری استفاده می‌کند.
