Bộ suy hao

Bộ suy hao L-pad

Ở dạng cơ bản Bộ suy hao L-pad không hơn gì một mạng phân chia điện áp rất đơn giản được sử dụng trong nhiều mạch điện và điện tử để tạo ra điện áp thấp hơn.

Sự khác biệt lần này là loại bộ suy hao này được sử dụng trong các mạch phụ thuộc tần số để tạo ra suy hao (suy hao) trong đường truyền hoặc để phù hợp với trở kháng của mạng nguồn và tải không cân bằng.

Bạn đang xem: Bộ suy hao L-pad

Bộ suy hao L-pad gồm hai phần tử thuần điện trở mắc nối tiếp với nhau qua nguồn điện áp có tỉ số giữa hai điện trở này tạo thành mạng phân áp như hình dưới đây.

Có thể bạn quan tâm

Mạch suy hao L-pad cơ bản

Chúng ta có thể thấy rằng thiết kế bộ suy hao L-pad giống hệt với mạch phân áp được sử dụng để giảm điện áp đầu vào của nó một lượng. Hai điện trở được mắc nối tiếp trên toàn bộ điện áp đầu vào, trong khi tín hiệu hoặc điện áp đầu ra chỉ được thực hiện trên một điện trở, với hai phần tử điện trở tạo thành hình dạng của một chữ cái đảo ngược “L” và do đó tên của chúng, “L -pad Attenuators ”. Đối với loại mạch này, suy hao được cho là Vout / Vin .

Điện trở đầu vào R1 mắc nối tiếp với đầu ra, trong khi điện trở R2 mắc song song với đầu ra và do đó tải. Sau đó, điện áp đầu ra được cung cấp bởi sự sắp xếp hình chữ “L” này được chia cho một hệ số bằng tỷ số của hai giá trị điện trở này như hình bên.

Vì bộ suy hao L-pad được làm bằng các thành phần điện trở thuần túy, nên không có sự dịch pha trong bộ suy hao. Việc chèn bộ suy hao giữa nguồn và tải không được làm thay đổi điện áp nguồn và do đó điện trở của nguồn phải giữ nguyên tại mọi thời điểm. Vì hai phần tử điện trở có giá trị không đổi, nếu trở kháng của tải không phải là vô hạn, thì sự suy giảm sẽ thay đổi và trở kháng của nó cũng vậy. Do đó, bộ suy hao L-pad chỉ có thể cung cấp một kết hợp trở kháng theo một hướng duy nhất.

Bộ suy hao L-pad thường được sử dụng trong các ứng dụng âm thanh để giảm tín hiệu lớn hơn hoặc mạnh hơn trong khi phù hợp với trở kháng giữa nguồn và tải để cung cấp truyền tải công suất tối đa. Tuy nhiên, nếu trở kháng của nguồn khác với trở kháng của tải, bộ suy giảm L-pad có thể được chế tạo để phù hợp với một trong hai trở kháng nhưng không phải cả hai.

Điều này là do sự sắp xếp của các phần tử điện trở không tạo ra cùng một trở kháng khi nhìn vào mạng từ cả hai hướng. Nói cách khác, bộ suy hao L-pad là bộ suy hao không đối xứng và do đó, nếu cần mạng suy giảm để khớp với hai trở kháng không bằng nhau theo cả hai hướng, thì các loại bộ suy hao khác như “T-pad” hoặc “Pi-pad ”Nên sử dụng bộ suy giảm.

Bộ suy hao L-pad với trở kháng bằng nhau

Như đã đề cập trước đây, bộ suy hao thụ động là một mạng điện trở được thiết kế để giảm công suất hoặc mức tín hiệu của tín hiệu âm thanh hoặc tần số vô tuyến mà không gây ra bất kỳ biến dạng nào cho tín hiệu. Đôi khi đầu ra từ bộ khuếch đại âm thanh có thể quá cao và cần có sự suy giảm để cấp tín hiệu này vào loa. Ví dụ, giả sử chúng ta muốn giảm công suất được phân phối từ bộ khuếch đại có trở kháng nguồn đầu ra, ( S ) là 8Ω cấp cho tải loa, ( L ) là 8Ω x 6dB. Giá trị của các điện trở R1 và R2 như sau.

Mạch suy hao L-pad

Phương trình của mạch suy hao L-pad nối giữa hai tổng trở bằng nhau ( S  = Z L ) nhìn theo hướng của trở kháng nguồn, S sẽ là.

Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng bộ suy hao thụ động

Để đơn giản hóa việc thiết kế bộ suy hao, giá trị “K” có thể được sử dụng trong phương trình bộ suy giảm ở trên để đơn giản hóa một chút phép toán. Đây “K” giá trị là tỷ số giữa điện áp, dòng điện hoặc điện tương ứng với một giá trị nhất định của sự suy giảm. Phương trình tổng quát cho “K” được đưa ra là:

Vì vậy, trong ví dụ của chúng tôi, giá trị “K” cho sự suy giảm điện áp 6dB sẽ là 10 (6/20) = 1,9953 . Thay giá trị này cho độ suy giảm vào hai phương trình sẽ cho.

Khi đó giữa hai tổng trở bằng nhau nhìn theo chiều của nguồn trở kháng S thì giá trị của điện trở nối tiếp, R1 là 4Ω và giá trị của biến trở song song, R2 là 8Ω.

Vấn đề với loại cấu hình bộ suy giảm L-pad này là trở kháng phù hợp theo hướng của điện trở nối tiếp R1 , trong khi trở kháng “không phù hợp” là đối với điện trở song song R2 . Vấn đề với điều này là khi mức độ suy giảm được tăng lên, sự không phù hợp này ngày càng trở nên lớn hơn và ở các giá trị suy giảm cao, giá trị của điện trở song song sẽ trở thành các phân số của Ohm.

Ví dụ, các giá trị của R1 và R2 ở mức suy giảm -32dB sẽ là 7,8Ω và 0,2Ω, điều đó có hiệu quả 200mΩ làm ngắn mạch loa có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến mạch đầu ra của bộ khuếch đại.

Một cách để tăng sự suy giảm không quá tải nguồn là trở kháng phù hợp với mạch theo hướng trở kháng tải, L . Tuy nhiên, khi chúng ta đang xem xét mạch suy hao L-pad từ phía điện trở song song, các phương trình hơi khác một chút. Sau đó, giữa các trở kháng bằng nhau và với sự phù hợp trở kháng nhìn từ tải, các giá trị hoặc điện trở R1 và R2 được tính như sau.

“Nhìn” từ tải

Nếu chúng ta biết tăng độ suy giảm đến -32dB, giá trị của các điện trở sẽ trở thành lần lượt là R1 = 310Ω và R2 = 8,2Ω và các giá trị này đủ an toàn cho mạch nguồn mà nó được kết nối.

Bộ  L-pad với trở kháng không bằng nhau

Cho đến nay, chúng tôi đã xem xét việc kết nối Bộ giảm âm L-pad giữa các trở kháng bằng nhau để cung cấp sự suy giảm của tín hiệu. Nhưng chúng ta cũng có thể sử dụng “bộ suy giảm L-pad” để so khớp trở kháng của hai mạch không bằng nhau. Sự kết hợp trở kháng này có thể theo hướng của trở kháng lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhưng không phải cả hai. Cấu hình của bộ suy hao sẽ giống như trước đây, nhưng các phương trình được sử dụng để kết hợp hai trở kháng không bằng nhau là khác nhau như được hiển thị.

Giữa hai trở kháng không bằng nhau, kết hợp trở kháng theo hướng nhỏ hơn trong hai trở kháng từ nguồn.

Trở kháng Phù hợp với Trở kháng nhỏ

Xem thêm: Bộ suy hao Pi-pad

Giữa hai trở kháng không bằng nhau, kết hợp trở kháng theo hướng lớn hơn trong hai trở kháng từ tải.

Trở kháng Phù hợp với Trở kháng lớn hơn

Ví dụ về bộ suy giảm L-pad No2
Đường truyền tín hiệu có trở kháng nguồn 75Ω được nối với đồng hồ đo cường độ tín hiệu có trở kháng 50Ω có độ phân giải tối đa là -12dB. Tính các giá trị của điện trở cần thiết trong mạch suy hao L-pad để đồng hồ hoạt động ở công suất lớn nhất.

Với kết hợp trở kháng về phía giá trị 50Ω nhỏ hơn, các điện trở R1 và R2 được tính như sau.

Khi đó điện trở R1 bằng 59,6Ω và R2 bằng 22,2Ω, hoặc các giá trị ưu tiên gần nhất.

Bộ suy hao L-pad có thể được sử dụng để kết hợp hoàn hảo trở kháng này với trở kháng khác, cung cấp một lượng suy hao cố định, nhưng mạch kết quả là “tổn hao”. Tuy nhiên, nếu một lượng suy hao cố định không quan trọng và chỉ cần có tổn hao chèn nhỏ nhất giữa nguồn và tải, thì bộ suy giảm L-pad có thể được sử dụng để khớp hai trở kháng có giá trị không bằng nhau bằng cách sử dụng các phương trình sau để tính toán điện trở, R1 và R2 .

Tổn thất trung gian tối thiểu

Trong đó: điện trở R1 nằm ở phía có trở kháng lớn hơn và điện trở R2 ở phía có trở kháng nhỏ hơn và trong ví dụ của chúng tôi ở trên sẽ tương ứng là 75Ω và 50Ω. Do đó, suy hao chèn tối thiểu tính bằng decibel của bộ suy giảm L-pad được kết nối giữa nguồn và tải được cho là:

Suy hao tối thiểu tính bằng dB

Đối với bộ suy hao L-pad có các thành phần phản kháng như cuộn cảm và tụ điện trong thiết kế của chúng, EEWeb có Công cụ suy giảm L-pad trực tuyến miễn phí để tính toán các giá trị thành phần ở tần số yêu cầu.

Tóm tắt L-pad Attenuator

Trong hướng dẫn này, chúng ta đã thấy rằng mạch suy hao L-pad là một mạng điện trở thụ động và thuần túy có thể được sử dụng để giảm cường độ của tín hiệu trong khi phù hợp với trở kháng của nguồn và tải. Bộ suy giảm L-pad thường được sử dụng trong thiết bị điện tử âm thanh để giảm tín hiệu âm thanh do bộ khuếch đại phát ra loa hoặc tai nghe.

Tuy nhiên, một trong những nhược điểm chính của “bộ suy giảm L-pad” là vì bộ suy giảm L-pad là một thiết bị trở kháng không đổi, ở cài đặt công suất thấp, bộ suy hao chuyển đổi tất cả năng lượng không được gửi đến tải thành nhiệt có thể đáng kể. Ngoài ra, ở các tần số cao hơn nhiều hoặc khi yêu cầu mạch suy hao khớp hoàn toàn với đầu vào và đầu ra, các thiết kế suy hao cải tiến khác được sử dụng.

Trong hướng dẫn tiếp theo về Bộ suy hao  , chúng ta sẽ xem xét một kiểu thiết kế bộ suy hao khác được gọi là Bộ suy hao T-pad sử dụng ba thành phần điện trở để tạo ra bộ suy hao cân bằng.

Xem thêm: Bộ suy hao là gì

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button