El pad Π ( pad pi ) es un tipo específico de circuito atenuador en electrónica mediante el cual la topología del circuito se forma con 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 atenuar 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 deben operar. El atenuador tiene la función opuesta a la de un amplificador . La topología de un circuito atenuador normalmente 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.
Se requiere que los circuitos estén balanceados o desbalanceados dependiendo de la geometría de las líneas de transmisión con las que se van a utilizar. Para aplicaciones de radiofrecuencia , el formato suele estar desequilibrado, como el coaxial . Para audio y telecomunicaciones se suelen requerir circuitos balanceados, como por ejemplo con el formato de par trenzado . El pad Π es intrínsecamente un circuito desequilibrado . Sin embargo, se puede convertir en un circuito equilibrado colocando la mitad de la resistencia en serie en la ruta de retorno. Un circuito de este tipo se denomina sección de caja porque tiene forma de 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 se requiere que el circuito atenuador coincida 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 antenas de vídeo y dipolo , y 50 Ω para RF .
La función de transferencia de voltaje, A , es,
Mientras que lo inverso de esto es la pérdida, L , del atenuador,
El valor de atenuación normalmente está marcado en el atenuador como su pérdida, L dB , en decibeles (dB). La relación con L es;
Los valores populares de atenuador son 3 dB, 6 dB, 10 dB, 20 dB y 40 dB.
Sin embargo, suele ser más conveniente expresar la pérdida en nepers ,
¿Dónde está la atenuación en nepers (un neper equivale aproximadamente a 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 está 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 la imagen (es decir, la atenuación cuando se termina con las impedancias de la imagen) en nepers. Una almohadilla Π puede verse como dos secciones L consecutivas como se muestra en la figura 3. Más comúnmente, las impedancias del generador y de la carga son iguales, de modo que Z 1 = Z 2 = Z 0 y se utiliza una almohadilla Π simétrica. En este caso, todos los términos de coincidencia 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 encuentran la impedancia y la pérdida de un atenuador con valores de resistencia dados. El requisito habitual en un diseño es al revés: se necesitan los valores de resistencia para una impedancia y pérdida determinadas. Estos se pueden encontrar 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 a cada lado de una línea balanceada.
El sencillo pad O de cuatro elementos atenúa la señal del modo diferencial pero hace poco para atenuar cualquier señal del modo común. Para garantizar también la atenuación de la señal del modo común, se puede crear un pad O dividido dividiendo y conectando a tierra Rx y Ry.
Si un puerto pasivo de dos puertos se puede expresar con parámetros de admitancia, entonces ese puerto de dos puertos es equivalente a un pad pi. En general, los parámetros de admitancia dependen de la frecuencia y no necesariamente resistivos. En ese caso, los elementos del pi pad no serían componentes simples. Sin embargo, en el caso de que los dos puertos sean puramente resistivos o sustancialmente resistivos en el rango de frecuencia de interés, entonces los dos puertos se pueden reemplazar con un pad pi hecho de resistencias.
Los pads Pi y los pads en T se convierten fácilmente de un lado a otro.
Si una de las almohadillas se compone únicamente de resistencias, entonces la otra también se compone completamente de resistencias.
