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衰减器课程设计的基本原理及电路图

信号衰减器原理及设计

衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。

衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：

（1）调整电路中信号的大小；（2）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的二端口网络，它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数，相移等于零。

实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。

1、固定衰减器的设计

常用的固定衰减器有对称型的T型、∏型、桥T型和倒L型（不对称型）等几种结构，其电路形式和计算公式如下。

图1. T型衰减器

图2. ∏型衰减器

图3. 桥T型衰减器

图4. 倒L型衰减器

式中，Rc为二端口网络的特性阻抗（对称时），即输入输出阻抗，Rc1和Rc2两侧特性阻抗，分别为非对称衰减器的输入输出阻抗；，为输入电压与输出电压之比，A为衰减的分贝数。

电压比分贝：dB=20lg（Uo/Ui）

以上衰减器中，T型、∏型、桥T型属于对称衰减器，主要用于衰减。而倒L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配。

倒L型不对称衰减器构成阻抗匹配器，与对称衰减器所不同的是，不能指定衰减量，其输入输出阻抗确定后，其衰减量也就确定了。其衰减值见下表。

表1 倒L型衰减器衰减值与输入输出阻抗比的关系

Rc1/Rc2	20	15	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
衰减量	39.49	29.49	19.49	17.48	15.48	13.48	11.48	9.47	7.46	5.45	3.41	0

值得注意的是，桥T型衰减器中，有两个电阻的值即为特性阻抗（输入输出电阻），且计

算公式简洁，用于组成可调衰减器非常方便。

例1：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS=800欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30dB。

解：因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型构成衰减器，如图5所示。

（1）倒L型电路计算：

（2）T型电路计算：

由于总衰减量A=30dB，N=10^(30/20)=31.62；所以桥T型衰减量N2为

N2=N/N1=31.62/10.14=3.1184

计算R1和R2

（3）电路及仿真结果

图5. 由倒L-T型构成的800-150 30dB衰减器

（仿真电路：衰减器L-T 800-150 30dB.ewb）

例2. 设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=75欧之间，其衰减量为30

dB。

选用一节倒L型和一节对称桥T型组成衰减器，如图6所示。

（1）倒L型电路计算：

（2）桥T型电路计算：

由于总衰减量A=30dB，N=10^(30/20)=31.62；所以桥T型衰减量N2为

N2=N/N1=31.62/15.48=2.04

计算R1和R2

R1=Rc(N2-1)=75×(2.04-1)=78.18Ω

R2=Rc/(N2-1)=75/(2.04-1)=71.95Ω

（3）电路及仿真结果

图6. 由倒L和桥T型组成的 600-75 30dB衰减器

（仿真电路：衰减器L-BrgT 600-75 30dB）

2、可变衰减器的设计

可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，由桥T型衰减器构成比较方便。

可变桥T型衰减器的电路结构如图7所示。

图7 可变T型衰减器

采用这种可变衰减器电路的优点是，电路中只有两个可变化部分，而可变T型或可变∏型衰减将有三个可变部分），而且R为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。

例：设计一个可变桥T型衰减器。各档衰减值分别为10、20、30dB，特性阻抗Rc=600欧。

解: 计算各档电阻值

(1)10dB N1=3.162

Rs1=Rc*(N1-1)=600*(3.162-1)=1297.37Ω

Rp1=Rc/(N1-1)=600/(3.162-1)=277.49Ω

(2) 20dB N2=10

Rs2=Rc*(N2-1)=600*(10-1)=5400Ω

Rp2=Rc/(N2-1)=600/(10-1)=66.67Ω

(3)30dB N3=31.62

Rs3=Rc*(N3-1)=600*(31.62-1)=18373.67Ω

Rp3=Rc/(N3-1)=600/(31.62-1)=19.59Ω

(4) 计算各档电阻值

R11=Rs1=1297.37Ω

R12=Rs2-Rs1=5400-1297.37=4102.63Ω

R13=Rs3-Rs2=18373.67-5400=12973.67Ω

R23=Rp3=19.59Ω

R22=Rp2-Rp3=66.67-19.59=47.08 Ω

R21=Rp1-Rp2=277.49-66.67=210.82Ω

(5) 电路及仿真结果

图8 由桥T型衰减器构成的可变（0,10,20,30dB）衰减器

（仿真电路：衰减器brg-T 600可调.ewb）

课程设计的难点主要是理解电路原理，并计算。计算比较繁多，可能会出错，这是特别要注意的，若计算出错，那么做出来的衰减器就不能满足要求。

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