El Π pad ( pi pad ) es un tipo específico de circuito atenuador en la electrónica mediante el cual la topología del circuito se forma en la forma de la letra griega "Π".
Los atenuadores se utilizan en electrónica para reducir el nivel de una señal. También se denominan pads debido a su efecto de atenuar una señal por analogía con la acústica. Los atenuadores tienen una respuesta de frecuencia plana que atenúa todas las frecuencias por igual en la banda que deben operar. El atenuador tiene la función opuesta a un amplificador . La topología de un circuito atenuador generalmente seguirá una de las secciones de filtro simples . Sin embargo, no hay necesidad de circuitos más complejos, como ocurre con los filtros , debido a la simplicidad de la respuesta de frecuencia requerida.
Se requiere que los circuitos estén balanceados o desequilibrados dependiendo de la geometría de las líneas de transmisión con las que se utilizarán. Para las aplicaciones de radiofrecuencia , el formato suele estar desequilibrado, como el coaxial . Para audio y telecomunicaciones, generalmente se requieren circuitos balanceados, como con el formato de par trenzado . La almohadilla Π es intrínsecamente un circuito no balanceado . Sin embargo, se puede convertir en un circuito balanceado colocando la mitad de la resistencia en serie en la ruta de retorno. Dicho circuito se denomina sección de caja porque el circuito tiene la forma de una caja.
Terminología
Un atenuador es una forma de red de dos puertos con un generador conectado a un puerto y una carga conectada al otro. En todos los circuitos que se indican a continuación, se supone que las impedancias del generador y la carga son puramente resistivas (aunque no necesariamente iguales) y que se requiere que el circuito del atenuador coincida perfectamente con ellas. Los símbolos utilizados para estas impedancias son;
- la impedancia del generador
- la impedancia de la carga
Los valores populares de impedancia son 600 Ω en telecomunicaciones y audio, 75 Ω para antenas de vídeo y dipolo y 50 Ω para RF .
La función de transferencia de voltaje, A , es,
Mientras que la inversa de esto es la pérdida, L , del atenuador,
El valor de atenuación normalmente se marca en el atenuador como su pérdida, L dB , en decibelios (dB). La relación con L es;
Los valores populares de atenuador son 3dB, 6dB, 10dB, 20dB y 40dB.
Sin embargo, a menudo es más conveniente expresar la pérdida en nepers ,
dónde es la atenuación en nepers (un neper equivale aproximadamente a 8,7 dB).
Impedancia y perdida
Los valores de resistencia de los elementos del atenuador se pueden calcular utilizando la teoría de parámetros de imagen. El punto de partida aquí son las impedancias de imagen de la sección L en la figura 2. La admitancia de imagen de la entrada es,
y la impedancia de imagen de la salida es,
La pérdida de la sección L cuando termina en sus impedancias de imagen es,
donde la función de transmisión del parámetro de imagen, γ L viene dada por,
La pérdida de esta sección L en la dirección inversa está dada por,
Para un atenuador, Z e Y son resistencias simples y γ se convierte en la atenuación del parámetro de imagen (es decir, la atenuación cuando termina con las impedancias de imagen) en nepers. Una almohadilla can puede verse como dos secciones en L consecutivas como se muestra en la figura 3. Por lo general, las impedancias del generador y la carga son iguales, de modo que Z 1 = Z 2 = Z 0 y se usa una almohadilla Π simétrica. En este caso, los términos de coincidencia de impedancia dentro de las raíces cuadradas se cancelan y,
Sustituyendo Z e Y por las resistencias correspondientes,
Estas ecuaciones pueden extenderse fácilmente a casos no simétricos.
Valores de resistencia
Las ecuaciones anteriores encuentran la impedancia y la pérdida para un atenuador con valores de resistencia dados. El requisito habitual en un diseño es al revés: se necesitan los valores de resistencia para una impedancia y pérdida determinadas. Estos se pueden encontrar transponiendo y sustituyendo las dos últimas ecuaciones anteriores;
- Si
- con
O pad
La almohadilla pi no balanceada se puede convertir en una almohadilla O balanceada colocando la mitad de Rz en cada lado de una línea balanceada.
La sencilla almohadilla O de cuatro elementos atenúa la señal de modo diferencial pero hace poco para atenuar cualquier señal de modo común. Para asegurar también la atenuación de la señal de modo común, se puede crear una almohadilla O dividida dividiendo y conectando a tierra Rx y Ry.
Conversión de dos puertos a pi pad
Si un dos puertos pasivo se puede expresar con parámetros de admitancia, entonces ese dos puertos es equivalente a un pi pad. En general, los parámetros de admitancia dependen de la frecuencia y no necesariamente resistivos. En ese caso, los elementos del pi pad no serían componentes simples. Sin embargo, en el caso de que el puerto de dos puertos sea puramente resistivo o sustancialmente resistivo en el rango de frecuencia de interés, entonces el puerto de dos puertos se puede reemplazar con una almohadilla pi hecha de resistencias.
Conversión de tee pad a pi pad
Las almohadillas Pi y las almohadillas de salida se convierten fácilmente de un lado a otro.
Si una de las almohadillas está compuesta solo por resistencias, la otra también está compuesta completamente por resistencias.
Ver también
Referencias
- Matthaei, Young, Jones, filtros de microondas, redes de adaptación de impedancia y estructuras de acoplamiento , págs. 41–45, 4McGraw-Hill 1964.
- Redifon Radio Diary, 1970 , págs. 49-60, William Collins Sons & Co, 1969.