提问:如何计算Π衰阻值?

硬件工程师一定都用过Π衰值,现成的Π衰表或者是派衰计算工具固然很方便,但若追问一句,这个阻值是如何计算呢?

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视频讲解

推导较长,且计算过程枯燥,可以结合本文,并选择观看视频号详细讲解过程

Π衰工具和Π衰表如下
Π衰小工具Π衰表固然极大的提高了开发的效率,但同时也对新入行的工程师理论成长,有阻碍作用。用现成的就会形成思考惰性
小工具链接:https://www.digikey.cn/zh/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-attenuator

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Π衰表如下

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总结已知条件

第一步:总结已知条件
条件一
假设衰减量为A(比如A=3,则Π衰减量为3dB),这个衰减量在推导过程中是已知值
条件二
我们把Π衰模型简化成下图。由图可知,输入阻抗和输出阻抗需要保持一致,都为Z0(保证匹配),在射频电路中一般Z0=50Ω
 

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总结
①两个已知条件为“输入,输出阻抗Z0=50Ω”;
②衰减量A=3;

求解思路
依托两个已知的条件,分别列举两个方程,并联立求解!

计算推导

衰减量列式
依据衰减量为A=3,这是一个功率衰减量,在计算过程中,使用电压电流更加方便,我们需要做一个转换
功率衰减公式
10*Log(Pi/Po)=A=3
转换成电压衰减公式
20*Log(Ui/Uo)=A=3
继续化简可得式(1):

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记住这个N的表达式,这是我们转换后的衰减量!后续还会用到

阻抗匹配列式
由于输入,输出的阻抗均为50Ω。我们将下图一分为二剖开,从左往右看,右边整体的阻抗应该也是50Ω(紫色阴影部分总阻抗)。

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依此列举公式得到式(2):

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这是另外一个列式,先放置

Vo分压列式
将输出端的R1和50Ω看作一个整体(即R1//50),如下图。则Vo是Vi在这两个阻抗的分压。

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依据分压公式可得式(3):

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整理计算得到式(4):

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联立求解
联立式2和式4(如下),两个方程两个未知数,理论上即可求解出R1和R2。

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求解出的R1和R2表达式如下式(5)和式(6),其中K是衰减比,是一个已知数.

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详细推导过程

详细推导过程见下图(纯手工,大家海涵)。单独看十分枯燥,强烈建议结合视频讲解Π衰阻值“计算推导“过程

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