L-pad衰减器电路公式方程计算阻抗案例摘要

在其基本形式中，L-pad衰减器只不过是一个非常简单的分压器网络，用于许多电气和电子电路以产生较低的电压。

这次的不同之处在于，这种类型的衰减器用于频率相关电路，以在传输线中产生损耗（衰减）或匹配不平衡源和负载网络的阻抗。

L-pad衰减器由两个串联的纯电阻元件组成，它们相互连接在一个电压源上，这两个电阻之间的比例形成一个分压网络，如下所示。

Basic L-pad衰减器电路

我们可以看到L-pad衰减器设计与分压器相同用于降低输入电压一定量的电路。两个电阻器在整个输入电压上串联连接，而输出信号或电压仅在一个电阻上获得，两个电阻元件形成倒置字母“L”的形状，因此它们的名称为“L” -pad衰减器“。对于这种类型的电路，衰减为 Vout / Vin 。

输入电阻 R1 与输出串联，而电阻 R2 与输出并联，因此与负载并联。然后，由这个“L”形排列提供的输出电压除以等于这两个电阻值的比率的因子，如图所示。

由于L-pad衰减器由纯电阻元件制成，因此衰减器中没有相移。在源极和负载之间插入衰减器不得改变源电压，因此源所见的电阻必须始终保持相同。由于两个电阻元件具有恒定值，如果负载的阻抗不是无穷大，则衰减会改变，因此其阻抗也会改变。因此，L-pad衰减器只能在一个方向上提供阻抗匹配。

L-pad衰减器通常用于音频应用，以减少更大或更强大的功能信号在匹配源和负载之间的阻抗时提供最大功率传输。但是，如果源的阻抗与负载的阻抗不同，则可以使L-pad衰减器匹配任一阻抗而不是两者。

这是因为电阻元件的布置确实如此。从两个方向看不到相同的阻抗。换句话说，L-pad衰减器是一个非对称衰减器，因此，如果需要一个衰减网络来匹配两个方向上的两个不相等的阻抗，其他类型的衰减器，如对称的“T-pad”或“Pi-pad”应使用衰减器。

具有等阻抗的L-pad衰减器

如前所述，无源衰减器是一种电阻网络，旨在降低音频的功率或信号电平或射频信号不会对信号造成任何失真。有时，音频放大器的输出可能太高，需要衰减才能将此信号馈入扬声器。例如，我们假设我们希望降低放大器的功率，该放大器具有8Ω的输出源阻抗（ Z S ），为扬声器负载供电（ Z L ）8Ω×6dB。电阻 R1 和 R2 的值如下。

L-pad衰减器电路

连接在两个相等阻抗之间的L-pad衰减器电路的等式（ Z S = Z L ）在源阻抗的方向上看， Z S 将是。

为了简化衰减器的设计，可以在上面的衰减器等式中使用“K”值来简化数学运算。该“K”值是对应于给定衰减值的电压，电流或功率的比率。 “K”的一般公式如下：

所以在我们的例如，电压衰减 6dB 的“K”值将 10 （6/20） = 1.9953 。将此值代入衰减到两个方程式中给出。

然后在两个相等的阻抗之间寻找方向源阻抗 Z S ，串联电阻的值 R1 为4Ω，并联电阻的值 R2 是8Ω。

这种L-pad衰减器配置的问题是阻抗匹配是串联电阻 R1 的方向，而阻抗是“ “不匹配”是指并联电阻 R2 。这个问题是随着衰减水平的增加，这种不匹配变得越来越大，并且在高衰减值时，并联电阻的值将变为欧姆的分数。

例如，衰减为-32dB的 R1 和 R2 为7.8Ω和0.2Ω，即200mΩ有效地使扬声器短路，这可能对放大器输出电路产生严重影响。

在不使源过载的情况下增加衰减的一种方法是在负载阻抗方向阻抗匹配电路， Z L 。然而，由于我们现在正在从并联电阻器侧观察L-pad衰减器电路，因此方程略有不同。然后在相等的阻抗和从负载看的阻抗匹配之间，值或电阻 R1 和 R2 计算如下。

“寻找”从负载

如果我们知道增加衰减到-32dB，电阻的值将变为，R1 =310Ω，R2 =8.2Ω这些值对于它所连接的源电路来说足够安全。

具有不等阻抗的L-pad衰减器

到目前为止，我们已经看过连接L-pad Attenuator之间的阻抗相等，以便提供信号衰减。但我们也可以使用“L-pad衰减器”来匹配两个不等电路的阻抗。该阻抗匹配可以是较大或较小阻抗的方向，但不是两者。衰减器的配置与以前相同，但用于匹配两个不等阻抗的公式如图所示不同。

在两个不等阻抗之间，阻抗匹配朝向两个阻抗中较小的阻抗来自光源。

阻抗匹配小阻抗

在两个不相等的阻抗之间，阻抗匹配朝向来自负载的两个阻抗中的较大者。

阻抗匹配更大的阻抗

L-pad Attenuator示例No2

源阻抗为75Ω的信号传输线应连接到阻抗50Ω的信号强度计，其最大显示为 - 12分贝。计算L-pad衰减器电路中所需的电阻值，以便以最大功率运行仪表。

当阻抗匹配较小的50Ω值时，电阻 R1 和 R2 计算如下。

然后电阻 R1 等于59.6Ω并且 R2 等于22.2Ω，或最接近的首选值。

L-pad衰减器可用于将一个阻抗与另一个阻抗完美匹配，从而提供固定的衰减量，但产生的电路是“有损耗的”。但是，如果固定量的衰减不重要且仅在源和负载之间需要最小插入损耗，则L-pad衰减器可用于匹配两个不等值的阻抗。以下公式计算电阻， R1 和 R2 。

最小插入损耗

其中：电阻 R1 位于阻抗较大的一侧，电阻 R2 位于阻抗较小的一侧，在上面的示例中，将分别为75Ω和50Ω。因此，在源和负载之间连接的L-pad衰减器的最小插入损耗（以分贝为单位）如下：

以dB为单位的最小衰减

对于在其设计中具有电感和电容等无功元件的L-pad衰减器，EEWeb有一个免费的在线L-pad衰减器工具，用于计算所需频率下的元件值。

L-pad衰减器摘要

在本教程中，我们已经看到L-pad衰减器电路是一种无源和纯电阻网络，可用于降低a的强度。在匹配源和负载的阻抗时发出信号。 L-pad衰减器通常用于音频电子设备，以减少传送到扬声器或耳机的放大器产生的音频信号。

然而，“L-pad衰减器”的主要缺点之一是因为L-pad衰减器是恒定阻抗器件，在低功率设置下，衰减器将未发送到负载的所有能量转换成可能相当大的热量。此外，在更高的频率或需要衰减器电路与输入和输出完美匹配的情况下，使用其他改进的衰减器设计。

在下一个关于无源衰减器的教程中，我们将讨论另一种称为T-pad衰减器的衰减器设计，该设计使用三个电阻元件来产生平衡衰减器。