5.11. Типы постоянных аттенюаторов

В постоянных, или фиксированных, аттенюаторах использу­ются постоянные (нерегулируемые) резисторы. Такие аттенюа­торы бывают двух типов: асимметричные и симметричные. У асимметричных постоянных аттенюаторов импедансы на вхо­де и выходе разной величины. Поэтому их используют для це­лей согласования импедансов, а также для создания некоторо­го ослабления сигналов. Симметричные постоянные аттенюато­ры имеют одинаковые импедансы на входе и выходе и включа­ются между двумя устройствами с равными импедансами. Асимметричный и симметричный аттенюаторы могут быть не­сбалансированными (одна линия заземлена, а другая — нет) или сбалансированными (обе линии не заземлены) (см. рис. 5.5 и относящийся к нему текст).

5.12. Г-образный постоянный аттенюатор

На рис. 5.10, а показана исходная схема Г-образного посто­янного аттенюатора. Такой асимметричный аттенюатор исполь­зуется для согласования импеданса источника сигналов с импе­дансом нагрузочного элемента. Аттенюатор этого типа известен также как аттенюатор с минимальными потерями, поскольку он при выполнении функции согласования импедансов вносит ми­нимум потерь.

Рис. 5.11. Сбалансированный аттенюатор с минимальными потерями и мно­госекционный аттенюатор.

При соответствующем выборе номиналов резисторов Ri и R2 выходной импеданс Z₁ будет согласован с импедансом подклю­чаемой к нему цепи. Аналогично входной импеданс Z₂ окажет­ся согласованным с эквивалентным сопротивлением питающего источника. Предположим, что источник с выходным импедан­сом Z₁ = 50 Ом должен быть согласован с устройством, импеданс которого Z₂ = 300 Ом. Приме-рные номиналы резисторов R-, и R₂ должны быть такими, как указано на рис. 5.10,6. При таком условии источник с выходным импедансом Zi = 50 Ом «питает» шунтирующий резистор Ri = 5Q Ом, параллельно которому вклю­чены последовательно соединенные R₂ = 27Q Ом и Z₂ = 300 Ом.

По закону Кирхгофа сопротивление R₁|| (R₂ + Z₂)=Z₁ = 50 Ом, благодаря чему обеспечивается удовлетворительное согласова­ние импеданса Z₁ с сопротивлением подключаемой цепи. В то же время относительно входного импеданса Z₂ = 300 Ом включена цепь, состоящая из резистора R₂ = 270 Ом, последовательно с которым соединена параллельная ветвь из сопротивления Zi = 50 Ом и резистора Ri = 56 Ом (рис. 5.10, в). Общее сопро­тивление этой цепи составит приблизительно 295 Ом, что доста­точно близко к значению Z₂ = 300 Ом для соответствующего согласования импедансов (при использовании резисторов стан­дартных номиналов). Полная схема согласования импедансов показана на рис. 5.10, г.

Между резисторами аттенюатора и импедансами Zi и Z₂ устройств, изображенными на рис. 5.10, выполняются соотно­шения

Если Zi меньше Z₂, то из (5.32) и (5.33) получаем

Если величина R₁ известна, то легко находится R₂:

Если же Ri и R₂ неизвестны, их значения можно найти из формул (5.32) и (5.33).

На практике в качестве Ri и R₂ используются резисторы стандартных номиналов, наиболее близких к расчетным значе­ниям.

На рис. 5.11 изображена сбалансированная схема Г-образно-го аттенюатора. Схему такой конфигурации часто называют U-образным аттенюатором. В этой схеме номинал каждого по­следовательного резистора составляет половину значения рези­стора в схеме на рис. 5.10, а. Поэтому в качестве сбалансиро­ванного варианта схемы, изображенной на рис. 5.10, г, исполь­зуется схема, показанная на рис. 5.11,6. Если аттенюаторы соединены последовательно (рис. 5.11, в), то полученную систе­му часто называют многосекционным (многозвенным) аттенюа­тором. Затухание, обеспечиваемое аттенюатором, увеличивается пропорционально числу используемых полусекций.

5.13. Т- и Н-образные аттенюаторы

На рис. 5.12, а показан Т-образный аттенюатор. Это симмет­ричный аттенюатор, в котором импеданс устройства на входе совпадает с импедансом устройства на выходе. Единственное назначение такого аттенюатора — ослабление сигнала. По­скольку согласования импедансов не требуется, номиналы ре­зисторов Ri идентичны, а номиналы Ri и R₂ выбирают из усло­вия обеспечения требуемой степени ослабления. Аттенюатор, показанный на рис. 5,12, а, является несбалансированным, a сбалансированный вариант Т-образного аттенюатора приведен на рис. 5.12,6. В сбалансированном аттенюаторе вместо рези­сторов R₁ используются резисторы R₁/2.

Рис. 5.12. Симметричные Т-, Н-, П- и 0-образные аттенюаторы.

Для нахождения величин Ri и R₂ следует соотнести их с требуемой степенью ослабления напряжения или тока сигнала. Поэтому уравнения, используемые для определения R₁ и R₂, включают отношение напряжений v между входом и выходом аттенюатора, выражающее требуемое ослабление. Коэффициент v может быть также получен на основе отношения токов сиг­налов.

Если сигнал с амплитудой напряжения 100 В необходимо ослабить для получения выходного сигнала напряжением 10 В, то отношение напряжений v будет равно 10. В этом случае для Т-образного аттенюатора, показанного на рис. 5.12, справедливы следующие соотношения:

5.14. П- и О-образные аттенюаторы

На рис. 5.12, в показан П-образный симметричный несба­лансированный аттенюатор. Сбалансированный вариант атте­нюатора изображен на рис. 5.12, г; поскольку полученная кон­фигурация схожа с буквой О, такой аттенюатор часто называ­ют О-образным. Так как импедансы на входе и выходе атте­нюатора одинаковы, величины резисторов служат не для согла­сования импедансов, а для обеспечения требуемой степени ос­лабления сигналов. Как и в случае Т-образных аттенюаторов, уравнения для нахождения значений резисторов выражаются через величину v требуемого отношения напряжений: