來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

無(wú)源衰減是完全電阻元件由一種特殊類型的電氣或電子電路的雙向的。衰減器是兩端口電阻網(wǎng)絡(luò)，旨在將電源所提供的功率減弱或“減弱”（因此得名）到適合所連接負(fù)載的水平。

無(wú)源衰減降低由單個(gè)固定量，可變的量或在一系列已知的可切換步驟被遞送到所連接的負(fù)載的功率量。衰減器通常用于無(wú)線電，通信和傳輸線應(yīng)用中，以減弱更強(qiáng)的信號(hào)。

無(wú)源衰減是其在各種各樣的電子設(shè)備的用于通過調(diào)整信號(hào)電平延伸的測(cè)量設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍，以提供振蕩器或放大器的阻抗匹配，以減少的效果的純無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)（因此沒有電源）輸入/輸出端接不正確，或者根據(jù)顯示的應(yīng)用簡(jiǎn)單地在不同電路級(jí)之間提供隔離。

衰減器連接

可以將簡(jiǎn)單的衰減器網(wǎng)絡(luò)（也稱為“衰減器”）設(shè)計(jì)為產(chǎn)生固定程度的“衰減”或在預(yù)定步驟中提供可變量的衰減。標(biāo)準(zhǔn)固定衰減器網(wǎng)絡(luò)通常稱為“衰減器墊”，其特定值范圍為0 dB至100 dB以上?？勺兯p器和開關(guān)衰減器基本上是可調(diào)電阻器網(wǎng)絡(luò)，在每個(gè)開關(guān)步驟中，例如每個(gè)開關(guān)位置的-2dB或-6dB步長(zhǎng)，其衰減均經(jīng)過校準(zhǔn)。

然后，衰減器是一個(gè)四端子（兩端口）無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)（也提供使用晶體管和集成電路的有源類型），旨在在所有頻率上對(duì)輸出電信號(hào)產(chǎn)生“無(wú)失真”的衰減，衰減量相等，且沒有相移。與無(wú)源RC濾波器網(wǎng)絡(luò)不同，因此，為實(shí)現(xiàn)這一目的，衰減器應(yīng)由純無(wú)感電阻而不是繞線電阻組成，因?yàn)闊o(wú)功元件會(huì)產(chǎn)生頻率歧視。

簡(jiǎn)單的被動(dòng)衰減器

衰減器與放大器相反，它們通過電阻分壓器電路作為典型的衰減器來(lái)降低增益。給定網(wǎng)絡(luò)中的衰減量由以下比率確定：輸出/輸入。例如，如果電路的輸入電壓為1伏特（1V），而輸出電壓為1毫伏特（1mV），則衰減量為1mV / 1V，等于0.001或減少千分之一。

但是，使用電壓，電流或什至功率比來(lái)確定或表示電阻衰減器網(wǎng)絡(luò)可能具有的衰減量（稱為衰減因子）可能會(huì)造成混淆，因此對(duì)于無(wú)源衰減器，其衰減程度通常使用對(duì)數(shù)表示標(biāo)度以分貝（dB）給出，因此更容易處理這么小的數(shù)字。

衰減度

衰減器性能由輸入信號(hào)每頻率十倍頻程（或倍頻程）降低的分貝數(shù)表示。的分貝，簡(jiǎn)稱為“DB”，通常被定義為對(duì)數(shù)或電壓的“日志”措施，電流或功率比和表示貝爾（B）的十分之一的1/10。換句話說(shuō)，制作一個(gè)貝爾需要10分貝。然后根據(jù)定義，輸入信號(hào)（Vin）與輸出信號(hào)（Vout）之比以分貝為單位：

分貝衰減

請(qǐng)注意，分貝（dB）是對(duì)數(shù)比，因此沒有單位。因此，-140dB的值表示衰減為1：10,000,000單位或1000萬(wàn)與1的比率。

在無(wú)源衰減器電路中，將輸入值分配為0 dB參考點(diǎn)通常很方便。這意味著無(wú)論輸入信號(hào)或電壓的實(shí)際值是多少，都將用作比較衰減輸出值的參考，因此將其分配為0 dB。這意味著低于此參考點(diǎn)的任何輸出信號(hào)電壓值都將表示為負(fù)dB值（-dB）。

因此，例如-6dB的衰減表示該值比0 dB輸入?yún)⒖嫉? dB。同樣，如果輸出/輸入的比率小于1（單位），例如0.707，則這對(duì)應(yīng)于20 log（0.707）= -3dB。如果輸出/輸入之比= 0.5，則相當(dāng)于20 log（0.5）= -6 dB，依此類推，標(biāo)準(zhǔn)的衰減電氣表可保存在計(jì)算中。

無(wú)源衰減器示例1

無(wú)源衰減器電路的插入損耗為-32dB，輸出電壓為50mV。輸入電壓的值是多少？

-1.6的對(duì)數(shù)（log -1）給出為：

然后，如果產(chǎn)生的輸出電壓具有32分貝的衰減，則需要2.0伏的輸入電壓。

衰減器損耗表

依此類推，生成一張衰減器設(shè)計(jì)所需的分貝值表。

通過將衰減器插入電路，以分貝表示的電壓，電流或功率的這種降低稱為插入損耗，最小損耗衰減器設(shè)計(jì)將阻抗不等的電路與匹配網(wǎng)絡(luò)中的最小損耗相匹配。

既然我們知道了無(wú)源衰減器是什么，它可以被用來(lái)減少或“衰減”信號(hào)的功率或電壓電平，同時(shí)引入失真或插入損耗的程度很小或沒有，以分貝表示，我們就可以開始?？匆幌驴捎玫牟煌p器電路設(shè)計(jì)。

無(wú)源衰減器設(shè)計(jì)

在衰減器電路中可以采用許多方式來(lái)布置電阻，其中分壓器電路是最簡(jiǎn)單的無(wú)源衰減器電路類型。電位或分壓器電路通常被稱為“ L-pad”衰減器，因?yàn)槠潆娐穲D類似于反相的“ L”電路圖。

但是，還有其他常見的衰減器網(wǎng)絡(luò)類型，例如“ T-pad”衰減器和“ Pi-pad”（π）衰減器，具體取決于將電阻組件連接在一起的方式。這三種常見的衰減器類型如下所示。

衰減器類型

上述衰減器電路設(shè)計(jì)可以“平衡”或“不平衡”形式布置，兩種類型的作用相同。“ T-pad”衰減器的平衡版本稱為“ H-pad”衰減器，而“π-pad”衰減器的平衡版本稱為“ O-pad”衰減器。也可提供橋接T型衰減器。

在不平衡衰減器中，電阻元件僅連接到傳輸線的一側(cè)，而另一側(cè)接地，以防止在較高頻率下泄漏。通常，衰減器網(wǎng)絡(luò)的接地側(cè)沒有電阻元件，因此被稱為“公共線”。

在平衡衰減器配置中，相同數(shù)量的電阻元件均等地連接到傳輸線的每一側(cè)，并且接地點(diǎn)位于由平衡并聯(lián)電阻產(chǎn)生的中心點(diǎn)。通常，平衡和不平衡的衰減器網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接在一起，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致一半的平衡網(wǎng)絡(luò)通過不平衡的配置短路到地。

開關(guān)衰減器

代替僅使用一個(gè)衰減器即可達(dá)到所需的衰減程度，可以將各個(gè)衰減器墊連接或級(jí)聯(lián)在一起，以在給定的衰減步驟中增加衰減量。多極旋轉(zhuǎn)開關(guān)，翹板開關(guān)或組合式按鈕開關(guān)還可用于以1dB至100dB或更高的任何所需順序連接或旁路單個(gè)固定衰減器網(wǎng)絡(luò)，從而使設(shè)計(jì)和構(gòu)建開關(guān)衰減器網(wǎng)絡(luò)變得容易，這也是眾所周知的作為步進(jìn)衰減器。通過接通適當(dāng)?shù)乃p器，可以按固定步驟增大或減小衰減，如下所示。

開關(guān)衰減器

這里，有四個(gè)獨(dú)立的電阻衰減器網(wǎng)絡(luò)，它們串聯(lián)成梯形網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)衰減器的值是其前任（1-2-4-8）值的兩倍。每個(gè)衰減器網(wǎng)絡(luò)都可以根據(jù)相關(guān)開關(guān)的要求在信號(hào)路徑中“切入”或“切出”，從而產(chǎn)生一個(gè)步進(jìn)調(diào)節(jié)衰減器電路，該電路可以以1dB的步長(zhǎng)從0dB切換到-15dB。

因此，電路提供的衰減總量將是“ IN”切換的所有四個(gè)衰減器網(wǎng)絡(luò)的總和。因此，例如，-5dB的衰減將需要連接開關(guān)SW1和SW3，而-12dB的衰減將需要連接開關(guān)SW3和SW4，依此類推。

衰減器摘要

衰減器是一種四端設(shè)備，可在不使信號(hào)波形失真的情況下減小信號(hào)的幅度或功率，衰減器會(huì)引入一定量的損耗。

衰減器網(wǎng)絡(luò)插入在源和負(fù)載電路之間，以將源信號(hào)的幅度減小適合負(fù)載的已知量。

衰減器可以是固定的，完全可變的，也可以以已知的衰減，-0.5dB，-1dB，-10dB等可變。

衰減器的形式可以對(duì)稱或不對(duì)稱，并且可以平衡也可以不平衡。

固定衰減器也稱為“衰減器”，用于“匹配”不相等的阻抗。

衰減器實(shí)際上與放大器相反。放大器提供增益，而衰減器提供損耗，或者增益小于1（單位）。

衰減器通常是由簡(jiǎn)單的分壓器網(wǎng)絡(luò)制成的無(wú)源設(shè)備。在不同電阻之間切換會(huì)產(chǎn)生可調(diào)式步進(jìn)衰減器，并使用電位計(jì)來(lái)連續(xù)可調(diào)式衰減器。

為了簡(jiǎn)化衰減器的設(shè)計(jì)，可以使用“ K”（恒定）值。該“ K”值是對(duì)應(yīng)于給定dB衰減值的電壓，電流或功率之比，并表示為：

我們可以針對(duì)下表列出的不同衰減量生成一組稱為“ K”值的常數(shù)值。

衰減器損耗表

依此類推，生成一個(gè)表，其中包含我們所需的“ K”值。

固定值衰減器（稱為“衰減器墊”）主要用于射頻（Rf）傳輸線中，以降低電壓，耗散功率或改善各種失配電路之間的阻抗匹配。

前置放大器或音頻功率放大器中的線路電平衰減器可以像0.5瓦電位器一樣簡(jiǎn)單，也可以采用分壓器L-pad來(lái)簡(jiǎn)化音頻信號(hào)在到達(dá)揚(yáng)聲器之前的幅度，從而減小輸出音量。

在測(cè)量信號(hào)時(shí)，使用大功率衰減器墊將信號(hào)幅度降低已知量以進(jìn)行測(cè)量，或保護(hù)測(cè)量設(shè)備免受可能損壞設(shè)備的高信號(hào)電平的影響。

審核編輯黃昊宇