Dans sa forme de base, l’atténuateur L-pad n’est rien d’autre qu’un réseau de diviseur de tension très simple utilisé dans de nombreux circuits électriques et électroniques pour générer une tension plus faible.

La différence cette fois est que ce type d’atténuateur est utilisé dans des circuits dépendants de la fréquence pour créer une perte (atténuation) dans une ligne de transmission ou pour faire correspondre les impédances des réseaux de source et de charge déséquilibrés.

Le l-pad attenuator se compose de deux éléments purement résistifs en série l’un avec l’autre connectés à une source de tension, avec le rapport entre ces deux résistances formant un réseau de diviseur de tension, comme montré ci-dessous.

Circuit de base de l’atténuateur L-pad

Nous pouvons voir que la conception de l’atténuateur L-pad est identique au circuit de diviseur de tension utilisé pour réduire sa tension d’entrée d’un certain montant. Les deux résistors sont connectés en série à l’ensemble de la tension d’entrée, tandis que le signal ou la tension de sortie est prélevé à travers une seule résistance, les deux éléments résistifs formant la forme d’une lettre “L” inversée d’où leur nom, “Atténuateurs L-pad”. Pour ce type de circuit, l’atténuation est donnée par Vout/Vin.

La résistance d’entrée R1 est en série avec la sortie, tandis que la résistance R2 est en parallèle avec la sortie et donc la charge. Ensuite, la tension de sortie fournie par cet arrangement en forme de “L” est divisée par un facteur égal au rapport de ces deux valeurs de résistance comme montré.

Étant donné que l’atténuateur L-pad est composé de composants purement résistifs, il n’y a pas de décalage de phase dans l’atténuator. L’insertion de l’atténuator entre la source et la charge ne doit pas altérer la tension de la source, par conséquent, la résistance vue par la source doit rester la même en tout temps.

Comme les deux éléments résistifs ont des valeurs constantes, si l’impédance de la charge n’est pas infinie, l’atténuation est modifiée et son impédance aussi. En conséquence, l’atténuator L-pad ne peut fournir un ajustement d’impédance que dans une seule direction.

Les atténuateurs L-pad sont couramment utilisés dans les applications audio pour réduire un signal plus grand ou plus puissant tout en faisant correspondre l’impédance entre la source et la charge pour fournir un transfert de puissance maximum. Cependant, si l’impédance de la source est différente de celle de la charge, l’atténuateur L-pad peut être fabriqué pour correspondre à l’une ou l’autre impédance, mais pas aux deux.

Cela est dû au fait que l’agencement des éléments résistifs ne produit pas la même impédance lorsqu’on regarde le réseau à partir de deux directions. En d’autres termes, l’atténuator L-pad est un atténuateur asymétrique et donc, si un réseau d’atténuation est requis pour faire correspondre deux impédances inégales dans les deux sens, d’autres types d’atténuateurs comme l’atténuator symétrique “T-pad” ou l’atténuator “Pi-pad” doivent être utilisés.

Atténuateur L-pad avec impédances égales

Comme mentionné précédemment, un atténuateur passif est un réseau résistif conçu pour réduire le niveau de puissance ou de signal d’un signal audio ou de fréquence radio sans introduire de distorsion dans le signal. Parfois, la sortie d’un amplificateur audio peut être trop élevée et une atténuation est requise pour alimenter ce signal dans un haut-parleur.

Par exemple, supposons que nous voulons réduire la puissance fournie par un amplificateur ayant une impédance de source de Z_S de 8Ω alimentant une charge de haut-parleur, (Z_L) de 8Ω de 6dB. Les valeurs des résistances R1 et R2 sont les suivantes.

Circuit d’atténuateur L-pad

L’équation pour le circuit d’atténuateur L-pad connecté entre deux impédances égales ( Z_S = Z_L ), regardant dans la direction de l’impédance de source, Z_S sera.

Pour simplifier la conception de l’atténuator, une valeur “K” peut être utilisée dans l’équation de l’atténuator ci-dessus pour simplifier un peu les mathématiques. Cette valeur “K” est le rapport de la tension, du courant ou de la puissance correspondant à une valeur donnée d’atténuation. L’équation générale pour “K” est donnée comme :

Donc dans notre exemple, la valeur “K” pour une atténuation de tension de 6dB sera 10^(6/20) = 1.9953. En substituant cette valeur d’atténuation dans les deux équations, nous obtenons.

Ensuite, entre deux impédances égales, regardant dans la direction de l’impédance de source Z_S, la valeur de la résistance série, R1 est 4Ω et la valeur de la résistance parallèle, R2 est 8Ω.

Le problème avec ce type de configuration d’atténuator L-pad est que l’appariement d’impédance se fait dans la direction de la résistance série R1, tandis que le “déséquilibre” d’impédance est orienté vers la résistance parallèle R2. Le problème est que, à mesure que le niveau d’atténuation augmente, ce déséquilibre devient de plus en plus important et à des valeurs élevées d’atténuation, la valeur de la résistance parallèle deviendra des fractions d’Ohm.

Par exemple, les valeurs de R1 et R2 à une atténuation de -32dB seraient 7.8Ω et 0.2Ω, soit 200mΩ, ce qui court-circuite effectivement le haut-parleur, ce qui pourrait avoir un effet sérieux sur le circuit de sortie de l’amplificateur.

Une façon d’augmenter l’atténuation sans surcharger la source est d’appariement la circuit dans la direction de l’impédance de charge, Z_L. Cependant, comme nous regardons maintenant dans le circuit d’atténuation L-pad depuis le côté de la résistance parallèle, les équations sont légèrement différentes. Ensuite, entre des impédances égales et avec l’appariement d’impédance regardant depuis la charge, les valeurs des résistances R1 et R2 sont calculées comme suit.

“Regarder” depuis la Charge

Si nous savons augmenter l’atténuation à -32dB, la valeur des résistances deviendra, R1 = 310Ω et R2 = 8.2Ω respectivement, et ces valeurs sont suffisamment sûres pour le circuit source auquel elles sont connectées.

Atténuateur L-pad avec Impédances Inégales

Jusqu’à présent, nous avons étudié la connexion de l’atténuateur L-pad entre deux impédances égales afin de fournir une atténuation d’un signal. Mais nous pouvons également utiliser l’”atténuateur L-pad” pour faire correspondre les impédances de deux circuits inégaux.

Ce réglage d’impédance peut être orienté vers l’impédance plus grande ou plus petite mais pas les deux. La configuration de l’atténuator sera la même qu’auparavant, mais les équations utilisées pour faire correspondre les deux impédances inégales sont différentes comme montré.

Entre deux impédances inégales, l’appariement d’impédance se dirige vers la plus petite des deux impédances depuis la source.

Appariement d’impédance vers la Petite Impédance

Entre deux impédances inégales, l’appariement d’impédance se dirige vers la plus grande des deux impédances depuis la charge.

Appariement d’impédance vers la Grande Impédance

Exemple d’atténuateur L-pad No2

Une ligne de transmission de signal ayant une impédance de source de 75Ω doit être connectée à un mètre de force du signal d’impédance 50Ω qui a un affichage maximum de -12dB. Calculez les valeurs des résistances nécessaires dans un circuit d’atténuateur L-pad pour faire fonctionner le mètre à puissance maximale.

Avec l’appariement d’impédance vers la plus petite valeur de 50Ω, les résistances R1 et R2 sont calculées comme suit.

Alors la résistance R1 est égale à 59.6Ω et R2 équivaut à 22.2Ω, ou les valeurs préférées les plus proches.

L’atténuateur L-pad peut être utilisé pour faire parfaitement correspondre une impédance à une autre tout en fournissant un montant fixe d’atténuation, mais le circuit résultant est “perdant”. Cependant, si un montant fixe d’atténuation n’est pas important et que seule la perte d’insertion minimale est requise entre la source et la charge, l’atténuateur L-pad peut être utilisé pour faire correspondre deux impédances de valeurs inégales à l’aide des équations suivantes pour calculer les résistances, R1 et R2.

Perte d’insertion minimum

Où : la résistance R1 est du côté de l’impédance supérieure et la résistance R2 est du côté de l’impédance inférieure et dans notre exemple ci-dessus, cela correspondrait à 75Ω et 50Ω respectivement. La perte d’insertion minimum en décibels d’un atténuator L-pad connecté entre une source et une charge est donc donnée comme :

Atténuation minimum en dB

Pour les atténuateurs L-pad qui ont des composants réactifs tels que des inducteurs et des condensateurs dans leur conception, nous avons un outil en ligne gratuit Calculateur d’Impédance L-pad pour calculer les valeurs des composants à la fréquence requise.

Résumé de l’Atténuateur L-pad

Dans ce tutoriel, nous avons vu qu’un circuit d’atténuateur L-pad est un réseau passif et purement résistif qui peut être utilisé pour réduire la force d’un signal tout en faisant correspondre les impédances de la source et de la charge. Les atténuateurs L-pad sont couramment utilisés dans l’électronique audio pour réduire le signal audio produit par un amplificateur délivré à un haut-parleur ou des écouteurs.

Cependant, un des principaux inconvénients de l’”atténuateur L-pad” est que, étant donné que l’atténuator L-pad est un dispositif à impédance constante, à faible puissance, l’atténuator convertit toute l’énergie non envoyée à la charge en chaleur, ce qui peut être considérable.

Aussi, à des fréquences beaucoup plus élevées ou lorsqu’un circuit d’atténuation est requis pour faire correspondre parfaitement l’entrée et la sortie, d’autres conceptions d’atténuateurs améliorées sont utilisées.

Dans le prochain tutoriel sur les Atténuateurs Passifs, nous examinerons un autre type de conception d’atténuateur appelé Atténuateur T-pad qui utilise trois composants résistifs pour produire un atténuateur équilibré.