Như tên gọi của nó, Bộ suy hao T kiểu cầu có một phần tử điện trở bổ sung tạo thành một mạng cầu nối trên hai điện trở nối tiếp của T-pad tiêu chuẩn.

Phần tử điện trở bổ sung này cho phép mạch giảm mức tín hiệu theo độ suy giảm cần thiết mà không làm thay đổi trở kháng đặc tính của mạch khi tín hiệu xuất hiện qua cầu suy hao T. Ngoài ra, hai điện trở nối tiếp của T-pad ban đầu luôn bằng trở kháng tải nguồn đầu vào và đầu ra. 

Bộ suy hao T kiểu cầu

Điện trở, R3 tạo thành mạng cầu qua bộ suy hao T-pad tiêu chuẩn. Hai điện trở nối tiếp, R1 được chọn để bằng trở kháng của nguồn / đường tải. Một ưu điểm chính của Bộ suy hao T kiểu cầu so với bộ suy hao T-pad của nó, là bộ T cầu có xu hướng tự khớp với trở kháng đặc trưng của đường truyền.

Tuy nhiên, một nhược điểm của mạch này là bộ suy hao yêu cầu trở kháng đầu vào hoặc nguồn của nó, (  Z _S  ) bằng với trở kháng đầu ra hoặc tải của nó, (  Z _L  ) và do đó không thể được sử dụng để kết hợp trở kháng.

Thiết kế của bộ suy này cũng đơn giản như đối với bộ suy hao T-pad tiêu chuẩn. Hai điện trở nối tiếp có giá trị bằng trở kháng đặc tính của đường dây và do đó không cần tính toán. Sau đó, các phương trình được đưa ra để tính toán điện trở shunt song song và điện trở bắc cầu bổ sung của mạch suy hao cầu T được sử dụng để kết hợp trở kháng tại bất kỳ suy hao mong muốn nào được đưa ra như sau:

Phương trình bộ suy hao T kiểu cầu

trong đó: K là hệ số trở kháng và Z là trở kháng nguồn / tải.

Ví dụ về Bộ suy hao T kiểu cầu số 1

Cần có Bộ suy hao T kiểu cầu để giảm mức của đường tín hiệu âm thanh 8Ω đi 4dB. Tính giá trị của các điện trở cần dùng.

Khi đó điện trở R1 bằng trở kháng đường dây là 8Ω, điện trở R2 bằng 13,7Ω và điện trở bắc cầu R3 bằng 4,7Ω, hoặc các giá trị ưu tiên gần nhất.

Giống như với bộ suy hao T-pad tiêu chuẩn, khi lượng suy giảm yêu cầu của mạch tăng lên, giá trị trở kháng cầu nối tiếp của điện trở R3 cũng tăng trong khi giá trị trở kháng shunt song song của điện trở R2 giảm. Đây là đặc điểm của mạch suy hao T kểu cầu đối xứng được sử dụng giữa các trở kháng bằng nhau.

Bộ suy hao T kiểu cầu tùy chỉnh

Chúng ta đã thấy rằng một bộ suy hao-T bắc cầu đối xứng có thể được thiết kế để làm suy giảm tín hiệu một lượng cố định trong khi vẫn phù hợp với trở kháng đặc tính của đường tín hiệu. Hy vọng rằng bây giờ chúng ta biết rằng mạch suy hao T kiểu cầu bao gồm bốn phần tử điện trở, hai phần tử phù hợp với trở kháng đặc tính của đường tín hiệu và hai phần tử mà chúng tôi tính toán cho một lượng suy giảm nhất định.

Nhưng bằng cách thay thế hai trong số các phần tử điện trở của bộ suy hao bằng một chiết áp hoặc một công tắc điện trở, chúng ta có thể chuyển đổi một bộ suy hao cố định thành một bộ suy hao thay đổi trong một phạm vi suy hao được xác định trước như hình minh họa.

Biến tần Bridged-T Attenuator

Vì vậy, ví dụ ở trên, nếu chúng ta muốn một bộ suy giảm T bắc cầu biến đổi hoạt động trên đường dây âm thanh 8Ω với độ suy giảm có thể điều chỉnh từ -2dB đến -20dB, chúng ta sẽ cần các giá trị điện trở là:

Giá trị điện trở ở -2dB

Giá trị điện trở ở -20dB

Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng điện trở tối đa cần thiết cho sự suy giảm ở 2dB là 31Ω và ở 20dB là 72Ω. Vì vậy, chúng ta có thể thay thế các điện trở có giá trị cố định bằng hai chiết áp mỗi điện trở 100Ω. Nhưng thay vì điều chỉnh hai chiết áp lần lượt để tìm lượng suy hao cần thiết, cả hai chiết áp có thể được thay thế bằng một chiết áp kép 100Ω được kết nối điện để mỗi điện trở thay đổi nghịch giá trị so với điện trở khác vì chiết áp được điều chỉnh từ 2dB đến 20dB như hình.

Bộ suy hao cầu T có thể điều chỉnh hoàn toàn

Bằng cách hiệu chuẩn cẩn thận chiết áp, chúng tôi có thể dễ dàng sản xuất trong ví dụ đơn giản của mình, một bộ suy giảm T bắc cầu có thể điều chỉnh hoàn toàn trong phạm vi từ 2dB đến 20dB. Bằng cách thay đổi các giá trị của chiết áp cho phù hợp với trở kháng đặc trưng của đường tín hiệu, về lý thuyết, bất kỳ lượng suy giảm biến đổi nào đều có thể bằng cách sử dụng toàn bộ dải điện trở từ 0 đến vô cùng cho cả VR1a và VR1b , nhưng trên thực tế 30dB là giới hạn cho một bộ suy hao T cầu biến đơn khi các giá trị điện trở trở nên nhỏ. Độ méo tiếng ồn cũng là một vấn đề.

Thực hiện ý tưởng này thêm một bước nữa, chúng tôi cũng có thể sản xuất mạch suy hao cầu T có thể điều khiển được bằng cách thay thế các chiết áp bằng các điện trở có giá trị cố định và một công tắc xoay, công tắc điều chỉnh hoặc công tắc nút bấm và bằng cách chuyển đổi trong điện trở thích hợp, sự suy giảm có thể được tăng hoặc giảm trong các bước. Ví dụ, sử dụng trở kháng đường truyền 8Ω của chúng tôi ở trên.

Chúng tôi có thể tính toán các điện trở cầu riêng lẻ và điện trở shunt song song cho sự suy giảm trong khoảng từ 2dB đến 20dB. Nhưng như trước đây, để tiết kiệm các phép toán, chúng ta có thể tạo ra các bảng cho các giá trị của cầu nối tiếp và trở kháng shunt song song cần thiết để xây dựng mạch suy hao-T có thể chuyển đổi 8Ω, 50Ω hoặc 75Ω. Các giá trị tính toán của điện trở bắc cầu R2 và điện trở shunt song song R3 được đưa ra dưới đây.

Giá trị điện trở suy hao T kiểu cầu

Chú ý rằng hai điện trở nối tiếp cố định R1 của đoạn mạch sẽ luôn bằng trở kháng đặc tính của đường truyền.

Sau đó, sử dụng đường truyền 8Ω làm ví dụ của chúng tôi, chúng tôi có thể xây dựng một mạch suy hao cầu  T có thể chuyển đổi như sau bằng cách sử dụng các giá trị điện trở được tính toán trong bảng.

Bộ suy hao T kiểu cầu có thể chuyển đổi

Vì vậy, đối với điện trở bắc cầu được đặt bởi VR1a tại điểm -10dB , tổng trở bằng tổng của các điện trở riêng lẻ như đã cho như sau:

5,2 + 4,1 + 3,3 + 2,6 + 2,1 = 17,3Ω

Tương tự như vậy, đối với điện trở shunt song song được đặt bởi VR1b , tổng điện trở tại điểm -10dB sẽ bằng:

1,0 + 1,2 + 0,6 + 0,9 = 3,7Ω

Lưu ý rằng cả hai giá trị điện trở VR1a = 17,3Ω và VR1b = 3,7Ω tương ứng với mức suy giảm -10dB mà chúng ta đã tính toán trong bảng trên.

Chúng ta đã thấy rằng bộ suy hao cầu T là một bộ suy hao đối xứng kiểu cố định hoàn toàn bằng điện trở có thể được sử dụng để đưa vào một lượng suy hao bộ suy giảm nhất định khi được đưa vào giữa các trở kháng bằng nhau với thiết kế T- bắc cầu là phiên bản cải tiến của T- phổ biến hơn bộ suy giảm pad.

Theo một số cách, chúng ta cũng có thể coi Bộ suy hao T kiểu cầu như một bộ suy giảm Pi-pad đã sửa đổi mà chúng ta sẽ xem xét trong hướng dẫn tiếp theo. Một trong những nhược điểm chính của loại mạch này là do điện trở bắc cầu, loại mạch suy hao này không thể được sử dụng để kết hợp các trở kháng không bằng nhau.

Thiết kế Bộ suy hao T kiểu cầu giúp dễ dàng tính toán các điện trở cần thiết cho mạng vì giá trị của hai điện trở nối tiếp luôn bằng trở kháng đặc trưng của đường truyền làm cho bộ suy hao đối xứng. Sau khi xác định được lượng suy hao mong muốn, các phép toán liên quan đến việc tính toán các giá trị điện trở còn lại khá đơn giản.

Ngoài ra, kiểu thiết kế bộ suy hao này cho phép điều chỉnh giá trị bằng cách chỉ thay đổi hai trong số các phần tử điện trở cho chiết áp hoặc điện trở chuyển mạch như bộ suy hao T-pad tiêu chuẩn sẽ cần ba.

Trong hướng dẫn tiếp theo về Bộ suy hao , chúng ta sẽ xem xét một kiểu thiết kế bộ suy hao khác được gọi là Bộ suy hao Pi-pad chỉ sử dụng ba thành phần điện trở để tạo thành mạch suy hao thụ động, một trong đường nối tiếp và hai trong đường shunt song song.