DIY Pad. How to.

[theoctapus]

Τι είναι το pad; Είναι μια διάταξη η οποία μειώνει την ένταση (τα db) ενός σήματος. Σε αρκετές περιπτώσεις ένα pad μπορεί να αλλάζει τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του σήματος που πέρναει απ’ αυτό και πιο συγκεκριμένα το impedance που «βλέπουν» οι συσκευές που συνδέει μεταξύ τους.

 

Που μπορεί να χρειαστεί ένα pad; Η κύρια χρήση του είναι η μείωση της έντασης ενός αρκετά hot σήματος που θέλουμε να περάσουμε σε μια συσκευή η οποία κλιπάρει σε αυτά τα επίπεδα έντασης. Ανάλογα την περίπτωση μπορεί να απαιτείται η αλλαγή του impedance.

 

Παραδείγματα. Θέλουμε να τροφοδοτήσουμε ένα προενισχυτή μικροφώνου με ένα line level σήμα. Tα line level σήματα έχουν συγκριτικά με ένα μικρόφωνο δυνατότερο σήμα και ο προενισχυτής θα κλιπάρει. Επίσης, ένα line level σήμα θέλει να «βλέπει» μια είσοδο η οποία παρουσιάζει γύρω στα 10Κ impedance ενώ μια τυπική είσοδος προενισχυτή μικροφώνου είναι γύρω στα 1,2Κ. Αντίστοιχα, μια είσοδος προενισχυτή θέλει να βλέπει impedance γύρω στα 150 Ohm (όσο δηλαδή ένα τυπικό μικρόφωνο) και όχι τα 600 Ohm περίπου της line level εξόδου.

 

Άλλο παράδειγμα είναι η μετατροπή ενός +4dBu line level σήματος σε -10dBV line level.

 

Από τι αποτελείται ένα pad; Ένα pad είναι ένα απλό δίκτυο αντιστάσεων. Υπάρχουν πολλοί συνδυασμοί, αλλά εδώ θα περιοριστούμε στους πιο κοινούς που είναι το U pad και το Ο pad (εικόνα U-pad.jpg και O-pad.jpg αντίστοιχα). Σημειωτέον ότι τα εν λόγο δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε balanced συστήματα.

 

Πως μπορούμε να φτιάξουμε ένα pad; Αρχικά πρέπει να πάρουμε μια απόφαση. Πόσο θέλουμε να είναι η μείωση της έντασης σε db; Εφόσον αποφασίσουμε και ξεκινώντας από ένα U-pad, πρέπει να μάθουμε το impedance που πρέπει να βλέπει η συσκευή που παρέχει το σήμα και το impedance που πρέπει να βλέπει η συσκευή που δέχεται το σήμα. Μετά, λίγα μαθηματικά και κολητήρι.

 

Παράδειγμα 1. Έστω ότι θέλουμε να φτιάξουμε ένα pad που θα μειώνει κατά 40db την ένταση ενός line level σήματος το οποίο θα τροφοδοτήσουμε σε έναν προενισχυτή μικροφώνου. Το pad πρέπει να έχει input impedance 10Κ και output impedance 150 Ohm.

 

Σημείωση: Το «πρέπει να έχει impedance..» είναι σχετικό. Τα νούμερα μπορούν να διαφέρουν από συσκευή σε συσκευή, αν και όχι κατά πολύ. Ως εκ τούτου, η ακρίβεια στα νούμερα δεν είναι τόσο σημαντική.

 

Δεδομένου ότι το output impedance του pad καθορίζεται από την αντίσταση R_sh (ο προενισχυτής «βλέπει» τα σημεία C και D), η R_sh θα είναι 150 Ohm. Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις (1b) και (1a) αντίστοιχα, υπολογίζουμε την τιμή των R_se. Με ένα επιστημονικό κομπιουτεράκι την υπολογίσζουμε σε 7425 Ohm. Δύο 7,5K αντιστάσεις μας κάνουν. Έτσι το input impedance του pad είναι 7500+7500+150=15150 Ohm (το σύνολο της αντίστασης στα σημεία Α και Β). Είναι περισσότερο απ’ αυτό που θέλουμε (αν και θα μπορούσαμε κάλλιστα να το αφήσουμε χωρίς πρόβλημα). Για να μειώσουμε το input impedance βάζουμε μια αντίσταση στα σημεία Α και Β (στα σημεία που «βλέπει» η line level έξοδος), παράλληλα στο άθροισμα των υπόλοιπων αντιστάσεων (αφού είναι σε σειρά), μειώνοντας έτσι την συνολική αντίσταση (εικόνα Ο-pad.jpg). Η τιμή της αντίστασης υπολογίζεται με την εξίσωση (3) όπου Z_in είναι το input impedance που θέλουμε (εδώ 10000 Ohm) και R_tot το άθροισμα των υπόλοιπων αντιστάσεων (εδώ 15150 Ohm). Έχουμε λοιπόν R₃=29,4K (Οι υπολογισμοί γίνονται σε Ohm). Βάζοντας την R₃ στο κύκλωμα, έχουμε ένα O-pad. Το output impedance αλλάζει με την  R₃ στο κύκλωμα, αλλά όχι τόσο που να δημιουργεί πρόβλημα (για την ακρίβεια γίνεται 149,49 Ohm).

 

Παράδειγμα 2. Έστω ότι θέλουμε να προσθέσουμε ένα pad των 20db σε έναν προενισχυτή μικροφώνου που δεν έχει. Το input impedance θα είναι αυτό της εισόδου του προενισχυτή δεδομένου ότι θα συνδέουμε μικρόφωνο και πάλι. Έστω 1,4Κ. Το output impedance θα είναι ξανά 150 Ohm. Έχουμε από την εξίσωση (1) R_se=675 Ohm και input impedance R_se+R_se+R_sh=1500 Ohm. Είναι αρκετά κοντά και το αφήνουμε.

 

Παράδειγμα 3. Πόσα db μείωση έχουμε με ένα pad όπου R_se=619 Ohm και R_sh=169 Οhm; Σύμφωνα με την εξίσωση (2) έχουμε 18,4 db μείωση. Τι είδος pad μπορεί να είναι; Έχει input impedance R_se+R_se+R_sh=1,4Κ και output impedance 169 Ohm. Μάλλον pad μείωσης έντασης μικροφώνου (όπως το παράδειγμα 2).

 

Τα pin 2 και 3 της εισόδου συνδέονται σε ένα από το σημεία Α και Β. Αντίστοιχα στα σημεία C και D για την έξοδο.

 

Η όλη διάταξη καλό είναι να μπεί σε ένα μεταλικό κουτί. Στην σύνδεση των pin 1 μεταξύ τους πρέπει να μεσολαβεί ένας διακόπτης για την περίπτωση ground loop.

 

Προσοχή χρειάζεται στην επιλογή των R_se οι οποίες πρεπει να γίνουν match για να διατηρείται το CMRR σε υψηλά επίπεδα. Το απόλυτο μέγεθος δεν έχει τόση σημασία όσο η σχέση μεταξύ τους.

 

Αυτά....