تضعیف کننده پل T

یک  تضعیف کننده پل T (تضعیف کننده پل تی)، یک طراحی دیگر تضعیف کننده‌ی  مقاومتی بوده که دارای تغییر بر روی تضعیف کننده استاندارد متقارن T-pad  است.

همان طور که از نامش پیداست، تضعیف‌کننده  پل T، دارای یک عنصر مقاومتی اضافی است که سبب شکل دهی شبکه‌ی پل مانند، بر روی دو سر دو مقاومت سری استاندارد T-pad می‌گردد.

این  عنصر مقاومتی اضافی، مدار را قادر می‌سازد تا بدون تغییر امپدانس مشخصه،  سطح سیگنال را با تضعیف مورد نیاز کاهش دهد؛ زیرا سیگنال در “پل” دو سر  شبکه‌ی T-pad قرار می‌گیرد. همچنین، دو رزیستانس سری اصلی T-pad، همواره  برابر با امپدانس‌های بار خروجی و منبع ورودی می‌باشند. مدار برای یک  “تضعیف کننده پل T” (تضعیف کننده پل تی) به صورت زیر است

مدار تضعیف کننده پل T

مقاومت R3، سبب شکل دهی شبکه‌ی پل مانند دو سر تضعیف کننده T-pad  استاندارد می‌گردد. دو مقاومت سری R1، برای برابر کردن امپدانس خط  بار/منبع انتخاب شده‌اند. یکی از مزایای اصلی تضعیف کننده پل T، نسبت به  تضعیف کننده‌ی T-pad هم‌نوع خود، این است که، تضعیف کننده پل T، تمایل دارد  تا خودش را با امپدانس مشخصه‌ی خطوط انتقال‌ها تطبیق دهد. با این حال یکی  از معایب مدار تضعیف کننده پل T، این است که تضعیف‌کننده، نیاز به برابر  بودن امپدانس منبع یا ورودی (ZS) با امپدانس بار یا خروجی (ZL) دارد و از اینرو نمی‌تواند برای تطابق امپدانسی مورد استفاده قرار گیرد.

طراحی  تضعیف‌کننده‌ی پلT، به‌سادگی تضعیف‌کننده‌ی استاندارد T-pad است. دو  مقاومت سری، در مقدار باهم برابر بوده تا خطوط امپدانس مشخصه را شکل‌دهند و  ازاین‌رو، نیاز به محاسبه ندارند. پس معادلات لازم برای محاسبه‌ی مقاومت  شنت موازی و مقاومت اضافی پل مدار تضعیف‌کننده‌ی پلT، که برای تطابق  امپدانس درهر تضعیف دلخواه مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ به‌صورت زیر است:

معادلات تضعیف کننده پل T

 K، ضریب امپدانس و Z، امپدانس بار/منبع است.

مثال ۱

یک تضعیف کننده پل T، برای کاهش سطح سیگنال صوتی 8Ω توسط 4dB مورد نیاز است. مقادیر مورد نیاز مقاومت‌ها را محاسبه کنید.

پس مقاومت‌ R1 برابر امپدانس خط 8Ω ، R2، برابر با 13.7Ω و مقاومت پل R3 برابر با 4.7Ω یا نزدیک‌ترین مقادیر مقاومتی به آن‌هاست.

همانند  تضعیف کننده‌ی استاندارد T-pad، زمانی‌که میزان تضعیف مورد نیاز مدار  افزایش می‌یابد؛ مقدار مقاومت R3 امپدانس پل سری نیز افزایش یافته؛ در حالی  که مقدار مقاومت R2 امپدانس شنت موازی کاهش می‌یابد. این مشخصه‌ی مدار  تضعیف کننده پل T متقارن است؛ که بین دو امپدانس برابر استفاده می‌گردد.

تضعیف کننده پل T متغیر

پیش از این دیدیم که تضعیف کننده پل T متقارن، می‌تواند برای  تضعیف سیگنال با یک مقدار ثابت، زمانی‌که تطابق امپدانس مشخصه‌ی خط سیگنال  رخ می‌دهد؛ طراحی شود. تا اینجا می‌دانیم که مدار تضعیف کننده پل T، از  چهار عنصر مقاومتی تشکیل شده‌است. دو عنصر با امپدانس مشخصه خط سیگنال  تطابق داشته و دو عنصر دیگر را، ما برای مقدار تضعیف مورد نیاز محاسبه  می‌کنیم.

 با تعویض دو عنصر مقاومتی تضعیف کننده‌ها، با پتانسیومتر  یا سوئیچ مقاومتی، می‌توانیم یک پد تضعیف کننده‌ی ثابت را، به یک تضعیف  کننده‌ی متغیر در محدوده‌ی تضعیف از پیش تعیین‌شده‌ای، مطابق شکل زیر تبدیل  نماییم.

برای مثال بالا، اگر در نظر داشته‌باشیم، که تضعیف کننده‌ی پل T  متغیر در خط صوتی 8Ω با تضعیف قابل تنظیم از 2dB- تا 20dB- عمل کند؛ به  مقادیر مقاومتی زیر نیاز داریم:

مقادیر مقاومتی در 2dB-:

مقادیر مقاومتی در 20dB-:

پس می‌توانیم ببینیم که حداکثر رزیستانس موردنیاز برای تضعیف 2dB  برابر با 31Ω و برای تضعیف 20dB برابر با 72Ω است. پس می‌توانیم  مقاومت‌های مقدار ثابت را با دو پتانسیومتر 100Ω، یکی برای  VR1 و یکی برای  VR2 ، جایگزین کنیم.

اما به جای دو پتانسیومتر متفاوت قابل تنظیم،  که هر کدام باید در زمان خود برای یافتن مقدار مورد نیاز تضعیف تنظیم شوند؛  می‌توان هر دو پتانسیومتر را با یک پتانسیومتر باند دوگانه 100Ω جایگزین  کرد. این پتانسیومتر به صورت مکانیکی متصل‌شده؛ که هر رزیستانس به‌صورت  معکوس نسبت به‌یکدیگر، درحالی‌که پتانسیومتر از 2dB تا 20dB قابل تنظیم  است؛ تغییر می‌کند. تصویر زیر را ببینید:

تضعیف کننده‌ی پل T کاملا قابل تنظیم

با کالیبراسیون دقیق پتانسیومترهای باند دوگانه، می‌توانیم  به‌راحتی در مثال ساده خود، یک تضعیف کننده پل T کاملا قابل تنظیم در  محدوده‌ی 2dB تا 20dB داشته‌باشیم.

با تغییر مقادیر پتانسیومتر‌ها  برای تناسب با امپدانس مشخصه‌ی خط سیگنال، از لحاظ تئوری هر مقدار متغیری  از تضعیف، با استفاده از محدوده‌ی کامل رزیستانس از صفر تا بی‌نهایت برای  هر دو مقدار VR1a و VR1b امکان‌پذیر است؛ اما در واقعیت،30dB محدودیت  تضعیف‌کننده‌ی پل T متغیر منفرد خواهد بود؛ زیرا مقادیر مقاومتی بسیار کوچک  می‌شوند. اعوجاج نویز نیز یک‌ مشکل دیگر است.

اما می‌توانیم این  ایده را یک گام جلوتر ببریم. می‌توانیم با جایگزین کردن پتانسیومترها، با  رزیستانس‌های مقدار ثابت و سوئیچ دوار، سوئیچ‌های راکر یا سوئیچ‌های دکمه‌ی  فشاری، یک مدار تضعیف کننده پل T دارای گام ایجاد کنیم و با سوئیچ کردن  مناسب رزیستانس‌ها، تضعیف‌ را در گام‌های مشخصی افزایش یا کاهش دهیم. برای  مثال، می‌توانیم از مثال امپدانس خط انتقال 8Ω بالا، استفاده کنیم.

می‌توانیم  رزیستانس‌های پل منفرد و رزیستانس‌های شنت موازی را، برای تضعیف بین 2dB  تا 20dB محاسبه نماییم. اما همانند گذشته، برای صرفه‌جویی در محاسبات  ریاضی، از یک جدول برای مقادیر سری پل و امپدانس‌های شنت موازی موردنیاز،  برای ساخت یک مدار تضعیف‌کننده‌ی پل T قابل سوئیچ 8Ω، 50Ω و 75Ω استفاده  می‌کنیم. مقادیر محاسبه‌شده‌ی مقاومت پل R2 و مقاومت شنت موازی R3، به‌صورت  زیر داده شده‌است:

مقادیر مقاومتی تضعیف کننده پل T

توجه داشته باشید که دو مقاومت سری مقدار ثابت R1 مدار، همیشه برابر با امپدانس مشخصه‌ی خطوط انتقال خواهد ماند.

با استفاده از خط انتقال ۸Ω مثال قبل، می‌توانیم یک مدار تضعیف کننده پل T قابل سوئیچ، با استفاده از مقادیر مقاومتی محاسبه‌شده در جدول بالا داشته باشیم.

تضعیف کننده پل T قابل سوئیچ

پس برای ست رزیستانس پل VR1a در نقطه‌ی 10dB-، رزیستانس کل، برابر با مجموع رزیستانس‌های منفرد است؛ که به‌صورت زیر خواهد بود:

به‌همین ترتیب، برای ست رزیستانس شنت موازی VR1b در نقطه‌ی 10dB-، خواهیم داشت:

توجه داشته‌باشید هر دو مقادیر مقاومتی VR1a = 17.3Ω و VR1b = 3.7Ω مرتبط با تضعیف 10dB- است؛ که در جدول بالا محاسبه شده بود.

خلاصه تضعیف کننده‌ی پل T

در این مقاله دیدیم که یک تضعیف کننده پل T (تضعیف کننده پل تی)،  یک تضعیف کننده‌ی کاملا مقاومتی نوع ثابت متقارن بوده که می‌تواند برای  معرفی مقدار معینی از تلفات تضعیف کننده، هنگامی‌که بین امپدانس‌های برابر،  با طراحی پل T قرار می‌گیرد، استفاده‌شود و نسخه‌ی بهبود‌ یافته‌ای از  رایج‌ترین تضعیف‌کننده‌ی T-pad را ایجاد کند.

از برخی جهات نیز،  می‌توانیم به تضعیف کننده‌ی پل T، به صورت یک تضعیف کننده‌ی Pi-pad  اصلاح‌شده نگاه کنیم؛ که در آموزش بعدی به آن خواهیم پرداخت.

یکی از  معایب اصلی این نوع مدارها، این است که به دلیل وجود مقاومت پل، از این نوع  مدار تضعیف‌کننده، نمی‌توان برای تطابق امپدانس‌های نابرابر استفاده کرد.

طراحی  تضعیف کننده‌ی پل T، محاسبه‌ی رزیستانس‌های موردنیاز برای شبکه را،  به‌دلیل مقادیر دو  رزیستانس سری همیشه باهم برابر، در امپدانس مشخصه‌ی خط  انتقال و ساختن یک تضعیف کننده متقارن، آسان می‌کند. پس از تعیین مقدار  دلخواه تضعیف، ریاضیات مرتبط با محاسبه‌ی مقادیر باقی‌مانده‌ی مقاومت،  بسیار ساده است.

همچنین این نوع از طراحی تضعیف کننده، به پد پل T،  اجازه می‌دهد تا با تغییر تنها دو عنصر مقاومتی برای پتانسیومترها یا  مقاومت‌های سوئیچ‌شده، قابل تنظیم باشد، درحالی‌که، تضعیف کننده‌ی T-pad  استاندارد دارای سه مقاومت است.

در آموزش بعدی در مورد تضعیف کننده‌ها، به نوع دیگری از طراحی تضعیف کننده، که تضعیف کننده‌ی Pi-pad خوانده می‌شود، می‌پردازیم. این نوع تضعیف کننده، تنها از سه عنصر  مقاومتی، برای شکل دهی مدار تضعیف کننده‌ی پسیو استفاده می‌کند؛ که یکی در  خط سری و دو عدد در خط شنت موازی قرار می‌گیرند.