L 패드 감쇠기
L 패드 감쇠기는 신호의 진폭을 줄이기 위해 고정 수동 감쇠기로 사용할 수 있는 간단한 저항성 전압 분배기 네트워크입니다.
기본 형태에서 L 패드 감쇠기는 더 낮은 전압을 생성하기 위해 많은 전기 및 전자 회로에 사용되는 매우 간단한 전압 분배기 네트워크에 지나지 않습니다.
이번 차이점은 이 유형의 감쇠기가 전송선에서 손실(감쇠)을 생성하거나 불균형 소스 및 부하 네트워크의 임피던스를 일치시키기 위해 주파수 종속 회로에 사용된다는 것입니다.
L- 패드 감쇠기는 아래와 같이 전압 분배기 네트워크를 형성하는 두 저항 사이의 비율로 전압 소스를 통해 연결된 서로 직렬로 연결된 두 개의 순수 저항 요소로 구성됩니다.
기본 L 패드 감쇠기 회로
L 패드 감쇠기 설계가 입력 전압을 어느 정도 줄이는 데 사용되는 전압 분배기 회로와 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 2개의 저항기는 입력 전압 전체에 걸쳐 직렬로 연결되는 반면, 출력 신호 또는 전압은 단 하나의 저항에 걸쳐 취해지는 반면, 2개의 저항 요소는 반전된 문자 "L" 모양을 형성하므로 이름이 "L"이 됩니다. -패드 감쇠기”. 이러한 유형의 회로의 경우 감쇠는 Vout/Vin 으로 제공됩니다 .
입력 저항 R1 은 출력과 직렬로 연결되어 있고, 저항 R2는 출력과 병렬로 연결되어 부하와 연결되어 있습니다. 그런 다음 이 "L" 모양 배열에 의해 제공되는 출력 전압은 표시된 대로 두 저항 값의 비율과 동일한 계수로 나뉩니다.
L 패드 감쇠기는 순수 저항성 부품으로 만들어졌으므로 감쇠기에는 위상 변화가 없습니다. 소스와 부하 사이에 감쇠기를 삽입해도 소스 전압이 변경되어서는 안 되며, 따라서 소스에서 나타나는 저항은 항상 동일하게 유지되어야 합니다.
두 저항 요소는 일정한 값을 가지므로 부하의 임피던스가 무한하지 않으면 감쇠가 변경되고 임피던스도 변경됩니다. 결과적으로 L 패드 감쇠기는 한 방향으로만 임피던스 정합을 제공할 수 있습니다.
L-패드 감쇠기는 최대 전력 전송을 제공하기 위해 소스와 부하 사이의 임피던스를 일치시키면서 더 크거나 더 강력한 신호를 줄이기 위해 오디오 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다. 그러나 소스의 임피던스가 부하의 임피던스와 다른 경우 L 패드 감쇠기는 두 임피던스 중 하나만 일치하도록 만들 수 있습니다.
이는 저항 요소의 배열이 양방향에서 네트워크를 바라볼 때 동일한 임피던스를 생성하지 않기 때문입니다. 즉, L-패드 감쇠기는 비대칭 감쇠기이므로 감쇠 네트워크가 양방향에서 두 개의 동일하지 않은 임피던스를 일치시켜야 하는 경우 대칭 "T-패드" 또는 "Pi-패드"와 같은 다른 유형의 감쇠기 ” 감쇠기를 사용해야 합니다.
동일한 임피던스를 갖는 L-패드 감쇠기
앞서 언급했듯이 수동 감쇠기는 신호에 왜곡을 일으키지 않고 오디오 또는 무선 주파수 신호의 전력이나 신호 레벨을 줄이도록 설계된 저항성 네트워크입니다. 때로는 오디오 증폭기의 출력이 너무 높을 수 있으며 이 신호를 스피커에 공급하려면 감쇠가 필요합니다.
예를 들어, 출력 소스 임피던스( Z S )가 8Ω이고 스피커 부하( Z L )가 8Ω 에 공급되는 앰프에서 전달되는 전력을 6dB만큼 줄이고 싶다고 가정해 보겠습니다 . 저항 R1 과 R2 의 값은 다음과 같습니다.
L 패드 감쇠기 회로
두 개의 동일한 임피던스( Z S = Z L ) 사이에 연결된 L 패드 감쇠기 회로의 방정식은 소스 임피던스 방향을 보면 Z S 입니다.
감쇠기 설계를 단순화하기 위해 위의 감쇠기 방정식에 "K" 값을 사용하여 수학을 약간 단순화할 수 있습니다. 이 "K" 값은 주어진 감쇠 값에 해당하는 전압, 전류 또는 전력의 비율입니다. "K" 에 대한 일반 방정식은 다음과 같습니다.
따라서 이 예에서 6dB 의 전압 감쇠에 대한 "K" 값은 10 (6/20) = 1.9953 이 됩니다 . 감쇠를 위해 이 값을 두 방정식으로 대체하면 다음과 같습니다.
그런 다음 소스 임피던스 Z S 방향을 바라보는 두 개의 동일한 임피던스 사이에서 직렬 저항의 값 R1 은 4Ω이고 병렬 저항의 값 R2 는 8Ω입니다.
이러한 유형의 L 패드 감쇠기 구성의 문제점은 임피던스 일치가 직렬 저항 R1 방향인 반면 임피던스 "불일치"는 병렬 저항 R2 방향이라는 것입니다 . 문제는 감쇠 수준이 증가함에 따라 이 불일치가 점점 커지고 감쇠 값이 높을 때 병렬 저항기의 값이 옴의 일부가 된다는 것입니다.
예를 들어 -32dB 감쇠에서 R1 과 R2 의 값은 7.8Ω과 0.2Ω이 되며, 이는 200mΩ으로 스피커를 효과적으로 단락시켜 앰프 출력 회로에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
소스에 과부하를 주지 않고 감쇠를 높이는 한 가지 방법은 부하 임피던스 Z L 방향으로 회로의 임피던스를 일치시키는 것입니다 . 그러나 이제 병렬 저항 측에서 L패드 감쇠기 회로를 살펴보면 방정식이 약간 다릅니다. 그런 다음 동일한 임피던스와 부하에서 바라본 임피던스 일치 사이에서 저항 R1 및 R2 값은 다음과 같이 계산됩니다.
로드에서 "보고"
감쇠가 -32dB까지 증가한다는 것을 안다면 저항기의 값은 각각 R1 = 310Ω 및 R2 = 8.2Ω이 되며 이 값은 연결된 소스 회로에 대해 충분히 안전합니다.
불평등 임피던스를 갖는 L-패드 감쇠기
지금까지 우리는 신호 감쇠를 제공하기 위해 동일한 임피던스 사이에 L 패드 감쇠기를 연결하는 방법을 살펴보았습니다. 그러나 "L-패드 감쇠기"를 사용하여 두 개의 불평등 회로의 임피던스를 일치시킬 수도 있습니다. 이 임피던스 일치는 더 크거나 더 작은 임피던스 방향일 수 있지만 둘 다일 수는 없습니다. 감쇠기의 구성은 이전과 동일하지만 두 개의 불평등한 임피던스를 일치시키는 데 사용되는 방정식은 그림과 같이 다릅니다.
두 개의 동일하지 않은 임피던스 사이에서 임피던스 매칭은 소스의 두 임피던스 중 더 작은 쪽을 향합니다.
작은 임피던스에 대한 임피던스 매칭
두 개의 동일하지 않은 임피던스 사이에서 임피던스 매칭은 부하의 두 임피던스 중 더 큰 쪽을 향합니다.
더 큰 임피던스에 대한 임피던스 일치
L-패드 감쇠기 예 No2
소스 임피던스가 75Ω 인 신호 전송 라인은 최대 표시가 -12dB인 임피던스 50Ω 의 신호 강도 측정기에 연결됩니다 . 미터를 최대 전력으로 작동하기 위해 L 패드 감쇠기 회로에 필요한 저항 값을 계산합니다.
더 작은 50Ω 값에 대한 임피던스 매칭으로 저항 R1 및 R2 는 다음과 같이 계산됩니다.
그러면 저항 R1 은 59.6Ω이고 R2 는 22.2Ω 또는 가장 가까운 권장 값입니다.
L 패드 감쇠기를 사용하면 한 임피던스를 다른 임피던스와 완벽하게 일치시켜 고정된 감쇠량을 제공할 수 있지만 결과 회로는 "손실"이 발생합니다. 그러나 고정된 감쇠량이 중요하지 않고 소스와 부하 사이에 최소 삽입 손실만 필요한 경우 L 패드 감쇠기를 사용하면 다음 방정식을 사용하여 서로 다른 값의 두 임피던스를 일치시켜 저항을 계산할 수 있습니다. R1 과 R2 .
최소 삽입 손실
여기서, 저항 R1 은 더 큰 임피던스 쪽에 있고 저항 R2 는 더 작은 임피던스 쪽에 있으며 위의 예에서는 각각 75Ω과 50Ω입니다. 따라서 소스와 부하 사이에 연결된 L 패드 감쇠기의 최소 삽입 손실(데시벨)은 다음과 같이 제공됩니다.
최소 감쇠(dB)
설계 내에 인덕터 및 커패시터와 같은 반응성 구성 요소가 있는 L 패드 감쇠기의 경우 EEWeb에는 필요한 주파수에서 구성 요소 값을 계산하기 위한 무료 온라인 L 패드 감쇠기 도구가 있습니다.
L-패드 감쇠기 요약
이 튜토리얼에서 우리는 L 패드 감쇠기 회로가 소스와 부하의 임피던스를 일치시키면서 신호의 강도를 줄이는 데 사용할 수 있는 수동적이고 순수한 저항성 네트워크라는 것을 확인했습니다. L-패드 감쇠기는 스피커나 헤드폰으로 전달되는 증폭기에서 생성되는 오디오 신호를 줄이기 위해 오디오 전자 장치에 일반적으로 사용됩니다.
그러나 "L 패드 감쇠기"의 주요 단점 중 하나는 L 패드 감쇠기가 일정한 임피던스 장치이기 때문에 저전력 설정에서 감쇠기가 부하로 전송되지 않은 모든 에너지를 열로 변환하여 열로 변환한다는 것입니다. 많은. 또한 훨씬 더 높은 주파수에서 또는 감쇠기 회로가 입력 및 출력과 완벽하게 일치해야 하는 경우에는 다른 개선된 감쇠기 설계가 사용됩니다.
패시브 감쇠기 에 대한 다음 튜토리얼에서는 균형 잡힌 감쇠기를 생성하기 위해 3개의 저항 구성 요소를 사용하는 T-패드 감쇠기 라는 또 다른 유형의 감쇠기 설계를 살펴보겠습니다 .