在其基本形式中，L-pad衰減器只不過(guò)是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的分壓器網(wǎng)絡(luò)，用于許多電氣和電子電路以產(chǎn)生較低的電壓。

這次的不同之處在于，這種類型的衰減器用于頻率相關(guān)電路，以在傳輸線中產(chǎn)生損耗（衰減）或匹配不平衡源和負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的阻抗。

L-pad衰減器由兩個(gè)串聯(lián)的純電阻元件組成，它們相互連接在一個(gè)電壓源上，這兩個(gè)電阻之間的比例形成一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)，如下所示。

Basic L-pad衰減器電路

我們可以看到L-pad衰減器設(shè)計(jì)與分壓器相同用于降低輸入電壓一定量的電路。兩個(gè)電阻器在整個(gè)輸入電壓上串聯(lián)連接，而輸出信號(hào)或電壓僅在一個(gè)電阻上獲得，兩個(gè)電阻元件形成倒置字母“L”的形狀，因此它們的名稱為“L” -pad衰減器“。對(duì)于這種類型的電路，衰減為 Vout / Vin 。

輸入電阻 R1 與輸出串聯(lián)，而電阻 R2 與輸出并聯(lián)，因此與負(fù)載并聯(lián)。然后，由這個(gè)“L”形排列提供的輸出電壓除以等于這兩個(gè)電阻值的比率的因子，如圖所示。

由于L-pad衰減器由純電阻元件制成，因此衰減器中沒(méi)有相移。在源極和負(fù)載之間插入衰減器不得改變?cè)措妷海虼嗽此?jiàn)的電阻必須始終保持相同。由于兩個(gè)電阻元件具有恒定值，如果負(fù)載的阻抗不是無(wú)窮大，則衰減會(huì)改變，因此其阻抗也會(huì)改變。因此，L-pad衰減器只能在一個(gè)方向上提供阻抗匹配。

L-pad衰減器通常用于音頻應(yīng)用，以減少更大或更強(qiáng)大的功能信號(hào)在匹配源和負(fù)載之間的阻抗時(shí)提供最大功率傳輸。但是，如果源的阻抗與負(fù)載的阻抗不同，則可以使L-pad衰減器匹配任一阻抗而不是兩者。

這是因?yàn)殡娮柙牟贾么_實(shí)如此。從兩個(gè)方向看不到相同的阻抗。換句話說(shuō)，L-pad衰減器是一個(gè)非對(duì)稱衰減器，因此，如果需要一個(gè)衰減網(wǎng)絡(luò)來(lái)匹配兩個(gè)方向上的兩個(gè)不相等的阻抗，其他類型的衰減器，如對(duì)稱的“T-pad”或“Pi-pad”應(yīng)使用衰減器。

具有等阻抗的L-pad衰減器

如前所述，無(wú)源衰減器是一種電阻網(wǎng)絡(luò)，旨在降低音頻的功率或信號(hào)電平或射頻信號(hào)不會(huì)對(duì)信號(hào)造成任何失真。有時(shí)，音頻放大器的輸出可能太高，需要衰減才能將此信號(hào)饋入揚(yáng)聲器。例如，我們假設(shè)我們希望降低放大器的功率，該放大器具有8Ω的輸出源阻抗（ Z S ），為揚(yáng)聲器負(fù)載供電（ Z L ）8Ω×6dB。電阻 R1 和 R2 的值如下。

L-pad衰減器電路

連接在兩個(gè)相等阻抗之間的L-pad衰減器電路的等式（ Z S = Z L ）在源阻抗的方向上看， Z S 將是。

為了簡(jiǎn)化衰減器的設(shè)計(jì)，可以在上面的衰減器等式中使用“K”值來(lái)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)運(yùn)算。該“K”值是對(duì)應(yīng)于給定衰減值的電壓，電流或功率的比率。 “K”的一般公式如下：

所以在我們的例如，電壓衰減 6dB 的“K”值將 10 （6/20） = 1.9953 。將此值代入衰減到兩個(gè)方程式中給出。

然后在兩個(gè)相等的阻抗之間尋找方向源阻抗 Z S ，串聯(lián)電阻的值 R1 為4Ω，并聯(lián)電阻的值 R2 是8Ω。

這種L-pad衰減器配置的問(wèn)題是阻抗匹配是串聯(lián)電阻 R1 的方向，而阻抗是“ “不匹配”是指并聯(lián)電阻 R2 。這個(gè)問(wèn)題是隨著衰減水平的增加，這種不匹配變得越來(lái)越大，并且在高衰減值時(shí)，并聯(lián)電阻的值將變?yōu)闅W姆的分?jǐn)?shù)。

例如，衰減為-32dB的 R1 和 R2 為7.8Ω和0.2Ω，即200mΩ有效地使揚(yáng)聲器短路，這可能對(duì)放大器輸出電路產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

在不使源過(guò)載的情況下增加衰減的一種方法是在負(fù)載阻抗方向阻抗匹配電路， Z L 。然而，由于我們現(xiàn)在正在從并聯(lián)電阻器側(cè)觀察L-pad衰減器電路，因此方程略有不同。然后在相等的阻抗和從負(fù)載看的阻抗匹配之間，值或電阻 R1 和 R2 計(jì)算如下。

“尋找”從負(fù)載

如果我們知道增加衰減到-32dB，電阻的值將變?yōu)椋琑1 =310Ω，R2 =8.2Ω這些值對(duì)于它所連接的源電路來(lái)說(shuō)足夠安全。

具有不等阻抗的L-pad衰減器

到目前為止，我們已經(jīng)看過(guò)連接L-pad Attenuator之間的阻抗相等，以便提供信號(hào)衰減。但我們也可以使用“L-pad衰減器”來(lái)匹配兩個(gè)不等電路的阻抗。該阻抗匹配可以是較大或較小阻抗的方向，但不是兩者。衰減器的配置與以前相同，但用于匹配兩個(gè)不等阻抗的公式如圖所示不同。

在兩個(gè)不等阻抗之間，阻抗匹配朝向兩個(gè)阻抗中較小的阻抗來(lái)自光源。

阻抗匹配小阻抗

在兩個(gè)不相等的阻抗之間，阻抗匹配朝向來(lái)自負(fù)載的兩個(gè)阻抗中的較大者。

阻抗匹配更大的阻抗

L-pad Attenuator示例No2

源阻抗為75Ω的信號(hào)傳輸線應(yīng)連接到阻抗50Ω的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)，其最大顯示為 - 12分貝。計(jì)算L-pad衰減器電路中所需的電阻值，以便以最大功率運(yùn)行儀表。

當(dāng)阻抗匹配較小的50Ω值時(shí)，電阻 R1 和 R2 計(jì)算如下。

然后電阻 R1 等于59.6Ω并且 R2 等于22.2Ω，或最接近的首選值。

L-pad衰減器可用于將一個(gè)阻抗與另一個(gè)阻抗完美匹配，從而提供固定的衰減量，但產(chǎn)生的電路是“有損耗的”。但是，如果固定量的衰減不重要且僅在源和負(fù)載之間需要最小插入損耗，則L-pad衰減器可用于匹配兩個(gè)不等值的阻抗。以下公式計(jì)算電阻， R1 和 R2 。

最小插入損耗

其中：電阻 R1 位于阻抗較大的一側(cè)，電阻 R2 位于阻抗較小的一側(cè)，在上面的示例中，將分別為75Ω和50Ω。因此，在源和負(fù)載之間連接的L-pad衰減器的最小插入損耗（以分貝為單位）如下：

以dB為單位的最小衰減

對(duì)于在其設(shè)計(jì)中具有電感和電容等無(wú)功元件的L-pad衰減器，EEWeb有一個(gè)免費(fèi)的在線L-pad衰減器工具，用于計(jì)算所需頻率下的元件值。

L-pad衰減器摘要

在本教程中，我們已經(jīng)看到L-pad衰減器電路是一種無(wú)源和純電阻網(wǎng)絡(luò)，可用于降低a的強(qiáng)度。在匹配源和負(fù)載的阻抗時(shí)發(fā)出信號(hào)。 L-pad衰減器通常用于音頻電子設(shè)備，以減少傳送到揚(yáng)聲器或耳機(jī)的放大器產(chǎn)生的音頻信號(hào)。

然而，“L-pad衰減器”的主要缺點(diǎn)之一是因?yàn)長(zhǎng)-pad衰減器是恒定阻抗器件，在低功率設(shè)置下，衰減器將未發(fā)送到負(fù)載的所有能量轉(zhuǎn)換成可能相當(dāng)大的熱量。此外，在更高的頻率或需要衰減器電路與輸入和輸出完美匹配的情況下，使用其他改進(jìn)的衰減器設(shè)計(jì)。

在下一個(gè)關(guān)于無(wú)源衰減器的教程中，我們將討論另一種稱為T-pad衰減器的衰減器設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使用三個(gè)電阻元件來(lái)產(chǎn)生平衡衰減器。