El pad Π ( pad pi ) es un tipo específico de circuito atenuador en electrónica en el que la topología del circuito se forma en la forma de la letra mayúscula griega pi (Π).
Los atenuadores se utilizan en electrónica para reducir el nivel de una señal. También se les conoce como pads debido a su efecto de atenuación de una señal por analogía con la acústica. Los atenuadores tienen una respuesta de frecuencia plana que atenúa todas las frecuencias por igual en la banda en la que están destinados a operar. El atenuador tiene la tarea opuesta de un amplificador . La topología de un circuito atenuador generalmente seguirá una de las secciones de filtro simples . Sin embargo, no hay necesidad de circuitos más complejos, como ocurre con los filtros , debido a la simplicidad de la respuesta de frecuencia requerida.
Los circuitos deben ser balanceados o no balanceados dependiendo de la geometría de las líneas de transmisión con las que se van a utilizar. Para aplicaciones de radiofrecuencia , el formato suele ser no balanceado, como el coaxial . Para audio y telecomunicaciones, se requieren circuitos balanceados, como el formato de par trenzado . El terminal Π es intrínsecamente un circuito no balanceado . Sin embargo, se puede convertir en un circuito balanceado colocando la mitad de la resistencia en serie en la ruta de retorno. Un circuito de este tipo se llama sección de caja porque el circuito tiene la forma de una caja.
Un atenuador es una forma de red de dos puertos con un generador conectado a un puerto y una carga conectada al otro. En todos los circuitos que se muestran a continuación se supone que las impedancias del generador y de la carga son puramente resistivas (aunque no necesariamente iguales) y que el circuito atenuador debe coincidir perfectamente con ellas. Los símbolos utilizados para estas impedancias son:
Los valores populares de impedancia son 600 Ω en telecomunicaciones y audio, 75 Ω para video y antenas dipolo , y 50 Ω para RF .
La función de transferencia de voltaje, A , es,
Mientras que la inversa de esto es la pérdida, L , del atenuador,
El valor de atenuación normalmente se marca en el atenuador como su pérdida, L dB , en decibelios (dB). La relación con L es:
Los valores populares de atenuador son 3dB, 6dB, 10dB, 20dB y 40dB.
Sin embargo, a menudo es más conveniente expresar la pérdida en nepers .
donde es la atenuación en neper (un neper es aproximadamente 8,7 dB).
Los valores de resistencia de los elementos del atenuador se pueden calcular utilizando la teoría de parámetros de imagen. El punto de partida aquí son las impedancias de imagen de la sección L en la figura 2. La admitancia de imagen de la entrada es,
y la impedancia de imagen de la salida es,
La pérdida de la sección L cuando termina en sus impedancias de imagen es,
donde la función de transmisión del parámetro de imagen, γ L, viene dada por,
La pérdida de esta sección L en la dirección inversa viene dada por,
Para un atenuador, Z e Y son resistencias simples y γ se convierte en la atenuación del parámetro de imagen (es decir, la atenuación cuando se termina con las impedancias de imagen) en nepers. Un pad Π se puede ver como dos secciones L consecutivas como se muestra en la figura 3. Lo más común es que las impedancias del generador y de la carga sean iguales, de modo que Z 1 = Z 2 = Z 0 y se utiliza un pad Π simétrico. En este caso, los términos de adaptación de impedancia dentro de las raíces cuadradas se cancelan y,
Sustituyendo Z e Y por las resistencias correspondientes,
Estas ecuaciones pueden extenderse fácilmente a casos no simétricos.
Las ecuaciones anteriores determinan la impedancia y la pérdida de un atenuador con valores de resistencia dados. El requisito habitual en un diseño es el contrario: se necesitan los valores de resistencia para una impedancia y una pérdida dadas. Estos se pueden determinar transponiendo y sustituyendo las dos últimas ecuaciones anteriores;
El pad Pi no balanceado se puede convertir en un pad O balanceado colocando la mitad de Rz en cada lado de una línea balanceada.
El sencillo circuito integrado de cuatro elementos atenúa la señal de modo diferencial, pero no atenúa la señal de modo común. Para garantizar también la atenuación de la señal de modo común, se puede crear un circuito integrado dividido y conectado a tierra Rx y Ry.
Si un puerto pasivo de dos puertos se puede expresar con parámetros de admitancia, entonces ese puerto es equivalente a un pad pi. En general, los parámetros de admitancia dependen de la frecuencia y no necesariamente son resistivos. En ese caso, los elementos del pad pi no serían componentes simples. Sin embargo, en el caso en que el puerto de dos puertos sea puramente resistivo o sustancialmente resistivo en el rango de frecuencia de interés, entonces el puerto de dos puertos se puede reemplazar con un pad pi hecho de resistencias.
Los Pi pads y los tee pads se pueden convertir fácilmente de un lado a otro.
Si una de las almohadillas está compuesta únicamente de resistencias, entonces la otra también está compuesta enteramente de resistencias.
