La formation des éléments résistifs en une forme de lettre “T” signifie que l’atténuateur T-pad a la même valeur de résistance quel que soit le sens d’observation. Cette configuration fait de l’“atténuateur T-pad” un atténuateur parfaitement symétrique, permettant de transposer ses bornes d’entrée et de sortie comme illustré.

Circuit de base de l’atténuateur T-pad

Nous pouvons voir que l’atténuateur T-pad est symétrique dans sa conception quel que soit le sens d’observation, et ce type de conception d’atténuateur peut être utilisé pour faire correspondre l’impédance de lignes de transmission égales ou inégales. Généralement, les résistances R1 et R2 ont la même valeur, mais lorsqu’elles sont conçues pour fonctionner entre des circuits d’impédance inégale, ces deux résistances peuvent avoir des valeurs différentes. Dans ce cas, l’atténuateur T-pad est souvent appelé un “atténuateur taper pad”.

Mais avant d’explorer plus en détail les atténuateurs T-pad, nous devons d’abord comprendre l’utilisation du “facteur K”, qui est utilisé pour calculer les impédances des atténuateurs et qui peut faciliter les calculs mathématiques.

Le facteur “K” des atténuateurs

Le “K”, également connu sous le nom de “facteur d’impédance”, est couramment utilisé avec les atténuateurs pour simplifier le processus de conception des circuits d’atténuation complexes. Ce “K” correspond à la relation entre la tension, le courant ou la puissance correspondant à une valeur donnée d’atténuation. L’équation générale pour “K” est donnée par :

En d’autres termes, le rapport de tension, Kv est donné par : Vin/Vout = 10^dB/20, le rapport d’intensité, Ki est donné par : Iin/Iout = 10^dB/20, et le rapport de puissance, Kp est donné par : Pin/Pout = 10^dB/10.

Par exemple, la valeur “K” pour une atténuation de 6dB sera 10^(6/20) = 1.9953, et une atténuation de 18dB sera 10^(18/20) = 7.9433, et ainsi de suite. Mais au lieu de calculer cette valeur “K” chaque fois que nous voulons concevoir un nouveau circuit d’atténuation, nous pouvons produire un tableau des facteurs “K” pour calculer la perte d’atténuation comme suit.

Tableau des pertes d’atténuation

Et ainsi de suite, produisant un tableau de pertes d’atténuation avec autant de valeurs en décibels que nous le souhaitons pour notre conception d’atténuateur.

Atténuateur T-pad avec impédances égales

Nous avons précédemment dit que l’atténuateur T-pad est un design d’atténuateur symétrique dont les bornes d’entrée et de sortie peuvent être interchangées. Cela rend l’atténuateur T-pad idéal pour être inséré entre deux impédances égales ( Z_S=Z_L ) pour réduire les niveaux de signal.

Dans ce cas, les trois éléments résistifs sont choisis pour garantir que l’impédance d’entrée et l’impédance de sortie correspondent à l’impédance de charge qui fait partie du réseau d’atténuation. Comme les impédances d’entrée et de sortie du T-pad sont conçues pour correspondre parfaitement à la charge, cette valeur est appelée l’“impédance caractéristique” du réseau T-pad symétrique.

Alors, les équations données pour calculer les valeurs de résistance d’un circuit d’atténuateur T-pad utilisé pour l’adéquation d’impédance à une atténuation désirée sont :

Équations d’atténuateur T-pad

où : K est le facteur d’impédance du tableau ci-dessus, et Z est l’impédance source/charge.

Exemple d’atténuateur T-pad n°1

Un atténuateur T-pad est requis pour réduire le niveau d’un signal audio de 18dB tout en faisant correspondre l’impédance du réseau de 600Ω. Calculez les valeurs des trois résistances requises.

Les résistances R1 et R2 sont égales à 466Ω et la résistance R3 est égale à 154Ω, ou aux valeurs préférées les plus proches.

Encore une fois, comme auparavant, nous pouvons produire des tableaux standards pour les valeurs des impédances en série et en parallèle requises pour construire un circuit d’atténuation symétrique de 50Ω, 75Ω ou 600Ω, car ces valeurs resteront toujours les mêmes peu importe l’application. Les valeurs calculées des résistances, R1, R2 et R3 sont données ci-dessous.

Notez que, avec l’augmentation de l’atténuation requise par le circuit, les valeurs d’impédance en série pour R1 et R2 augmentent également, tandis que la valeur d’impédance en parallèle de shunt pour R3 diminue. C’est une caractéristique d’un circuit d’atténuateur T-pad symétrique utilisé entre des impédances égales.

Atténuateur T-pad avec des impédances inégales

En plus d’utiliser l’atténuateur T-pad pour réduire les niveaux de signal dans un circuit avec des impédances égales, nous pouvons également l’utiliser pour faire correspondre des impédances inégales ( Z_S≠Z_L ). Lorsqu’il est utilisé pour faire correspondre l’impédance, l’atténuateur T-pad est appelé un atténuateur taper pad.

Cependant, pour ce faire, nous devons modifier un peu les équations précédentes pour tenir compte de la charge inégale des impédances source et de charge sur le circuit d’atténuation. Les nouvelles équations deviennent.

Équations d’atténuateur taper pad pour des impédances inégales

où : K est le facteur d’impédance du tableau ci-dessus, et Z₁ est le plus grand des impédances source/charge et Z₂ est le plus petit des impédances source/charge.

Exemple d’atténuateur T-pad n°2

Un atténuateur taper pad connecté à une impédance de charge de 50Ω est requis pour réduire le niveau d’un signal audio de 18dB d’une source d’impédance de 75Ω. Calculez les valeurs des trois résistances requises.

Alors : Z₁ = 75Ω (la plus grande impédance), Z₂ = 50Ω (la plus petite impédance) et K = 18dB = 7.9433 du tableau ci-dessus.

Ainsi, la résistance R1 est égale à 15.67Ω, la résistance R2 est égale à 62Ω et la résistance R3 est égale à 36Ω, ou aux valeurs préférées les plus proches.

Pour les atténuateurs T-pad qui ont des composants réactifs tels que des inducteurs et des condensateurs dans leur conception, nous avons un outil de calcul d’impédance T-pad gratuit en ligne pour calculer les valeurs des composants à la fréquence requise.

Atténuateur équilibré-T

L’atténuateur équilibré T-pad ou atténuateur équilibré-T en abrégé, utilise deux circuits d’atténuateur T-pad connectés ensemble pour former un réseau miroir équilibré comme montré ci-dessous.

Circuit de l’atténuateur équilibré-T

L’atténuateur équilibré-T est également appelé atténuateur H-pad car la disposition de ses éléments résistifs forme la forme d’une lettre “H” et par conséquent, leur nom, “atténuateurs H-pad”.

Les valeurs résistives du circuit équilibré-T sont d’abord calculées comme une configuration T-pad déséquilibrée identique à celle précédemment, mais cette fois, les valeurs des résistances en série dans chaque bras sont réduites de moitié (divisées par deux) pour fournir une image miroir de chaque côté de la terre. La valeur de résistance totale calculée de la résistance parallèle centrale reste à la même valeur mais est divisée en deux avec le centre connecté à la terre, produisant un circuit équilibré.

En utilisant les valeurs calculées ci-dessus pour l’atténuateur T-pad déséquilibré, nous obtenons une résistance série R1 = R2 = 466Ω ÷ 2 = 233Ω pour les quatre résistances en série et la résistance de shunt parallèle, R3 = 154Ω comme précédemment, et ces valeurs peuvent être calculées à l’aide des équations modifiées suivantes pour un atténuateur équilibré-T.

Équations d’atténuateur équilibré-T

Résumé de l’atténuateur T-pad

L’atténuateur T-pad est un réseau d’atténuation symétrique qui peut être utilisé dans un circuit de ligne de transmission ayant des impédances égales ou inégales. Étant donné que l’atténuateur T-pad est symétrique dans sa conception, il peut être connecté dans n’importe quelle direction, ce qui en fait un circuit bidirectionnel.

Une des principales caractéristiques de l’atténuateur T, est que l’impédance de shunt (parallèle) devient plus petite à mesure que l’atténuation augmente. Les atténuateurs T-pad utilisés comme circuits de correspondance d’impédance sont généralement appelés “atténuateurs taper pad”.

Nous avons vu que les atténuateurs T-pad peuvent être des réseaux résistifs déséquilibrés ou équilibrés. Les atténuateurs T-pad fixes déséquilibrés sont les plus courants et sont généralement utilisés dans les lignes de transmission coaxiales d’ondes radio et de télévision, où un côté de la ligne est relié à la terre.

Les atténuateurs équilibrés-T sont également appelés atténuateurs H-pad en raison de leur conception et de leur construction. Les atténuateurs H-pad sont principalement utilisés sur des lignes de transmission de données qui utilisent un câblage équilibré ou en paires torsadées.

Dans le prochain tutoriel sur les atténuateurs, nous examinerons un autre type de conception d’atténuateur T-pad appelé l’atténuateur Bridged-T qui utilise un composant résistif supplémentaire dans la ligne série.