LES ATTÉNUATEURS

INTRODUCTION'

T'EMPLOI des atténuateurs est

L

géJléral, qu'il s'agisse de montages à basse fréquence ou de montages à haute fréquence.

, Leur fonction est non seule-ment, de réduire un signal, mais aussi de ne pas ~ltérer la forme de ce signal. Si, le signal est sinu-soïdal, l,1Il atténuateur contenant des éléments R, C et L, ne le déformera pas, mais le déphasera, ce qui peut être admissible dans de nombreux cas. Si le signal est non sinusoïdal, tout élément réactif, C ou L ou les deux, dans l'atténua-teur, donne, lieu à un déphasage différent Pour chaque composante sinusoïdale du signal considéré.

De ce fait, la forme de ce signal sera modifiée et l'atténuateur n'aura pas rempli sa mission spé-cifiée plus haut.

La solution du problème est d'utiliser des atténuateurs, ne comportant que des résistances.

Dans ce cas, l'atténuateur serait, théoriquement, parfait à tous les signaux, quelles que soient leur

form~ et leur fréquence.

En pratique, aucune résistan-ce R n'est absolument pure,elle est accompagnée de compos'antes, parasites réactives C et L, de sorte que leur emploi ne peut être cor-rect en pratique que dans les cas suivants:

1

°

Les fréquences des signaux sont basses de manière à ce que l'influence des éléments parasites C et L soit faible.

2°L'influence des éléments parasites est réduite en diminuant les valeurs des résistances des atténuateurs, ce qui conduit à adopter des atténuateurs à basses résistances d'entrée et de sortie.,

3° La combinaison des cas 1⁰ et 2°, évidemment.

Tout signal électrique fourni par un appareil quelcorique, a une certaine puissance P mesurable en watts. Si p. est la puissance' appliquée à l'entrée de l'atténua-teur, 'celle àla sortie p. sera, évi-demment, plus petite en raison de là perte de puissance dans les résistances de, l'atténuateur.

L'atténuation, évaluée en rap-port de puissance est alors :

A-~

_{- P} <1

s

par exemple si p.

=

0,5 W et P s

=

0,25 W, on a:

A

=

0,25 0,5

=

2fi' ^OlS Rigoureusement, ' l'atténuation doit être considérée comme le rap-port p.!p.

< }_

Si l'on considère, comme leront beaucoup d'auteurs, le rapport P

iP

e' ce rapport sera alors infé-rieur à 1 s'il y a atténuation de puissance.

'Généralement, on nomme gain, le rapport PiPe donc, une atté-nuation correspondant au cas où le « gain» est inférieur à 1.

App : 1 Re

EVALUATION EN DÉCIBELS

Si A

=

P.!P_a, on aura, par définition :

X (dB) = 10 10glOA Ainsi, si A

=

100, le logarithme décimal de 100 est 2 et par consé-quent:

X (dB)

=

10 . 2

=

20 dB.

,Lorsqu'on considère les ten-sions, il faut prendre, pour un rap-port de tension; 20 loglOA, A étant le rapport de tensions. Il s'agit toujours de logarithmes décimaux.

Soit, comme le montre la figure 1 un atténuateur monté entre deux appareils. Celui de gau-che est un générateur de signaux

S~ et celui de droite, un appareil mesurant la valeur du signal de sortie S ••

Supposons que les résistances d'entrée Re et R.' de l'atténua-teur sont égales. Dans ce cas, seu-lement, il est correct d'évaluer l'atténuation des tensions en déci-bels.

Soient p. et-PB' les puissances d'eI:1trée et de sortie. respective-ment des signaux de l'atténuateur,

App. 'de mesure

fig. 1.

: : ___ ._Y.V._.

_;'_3 ",v._W_: :

®

Atténuateur en TI, Atténuateur en T

Fig. 2.

on a vu plus haut que:

Ap =

i

^e

⁼

atténuation de puissance.

s

L'atténuation exprimée en déci-. bels est:

~ (dB)

==

10 log 10 Ap l'indiçe p indiquant qu'il s'agit de rapports de puissance ou de nom-bre de décibels correspondant à ces rapports.

Si Re = Rs = R, on a : p.

== Ele /

R

p.

=

El. / R

donc Pe / P_s

=

E2e / E2s De ce fait, on voit que si

Ae= Ee / Es, Xe (dB)

=

20 loglo A., donne la même valeur que :

~ (dB) = 10 loglo ~.

Cette égalité provient du fait que 10 fois le logarithme de E2 est égal à20 fois le logarithme de E.

Voici un exemple numérique:

Pe

=

_{10 W, Ps}

=

1 W.

La résistance R

=

Re =R. = 10 D. De ce fait, la tension d'en-trée E. est donnée par :

E2e = R Pe

=

100 Vau carré, donc Ee

=

lOV

De même:

E2s

=

R Pa 10

=

^{10 V au carré,}

donc: Es= 3,16 V Il en résulte que:

Ap

=

^10,

~ (dB)

=

10 loglO = 10 De même, pour l'atténuateur de tension:

A.

=

3,16

ou 3,16 est la râcine carrée, de 10.

Xe (dB) = 2010810 3,16

==

¹⁰

donc

Xp =

X.

On démontrera de la même manière que l'atténuation de courant AI = le /

I.,

est égale à celle de tension si R.

=

R.

=

^R.

N° 1465 - Pag8 101

TABLEAUX DE DÉCIBELS

Voici aux tableaux 1 et II, quel-ques valeurs numériques de'déci-bels correspçmdant à des rapports de tensions et' de puissances

supposition sur les valeurs desélé-ments et nous considèrerons qu'il s'agit de résistances pures.

Remarquons la ' symétrie des deux atténuateurs, ce qui a permis de désigner par RI les deux résis-tances égales·de l'atténuateur en n et par R4 les deux résistances pour des rapports entiers. Inverse-ment, pour des nombres entiers de décibels, le tableau I1donn~ les

Décibels Rapp. de tension Rapp. de puissance

60 1000000 1000 les calculatrices électroniques, actuellement à la portée de tous.

SCHÉMAS

D'ATTÉNUA-TEURS

Deux sortes d'atténuateurs sont très répandus, ceux en n et ceux en

Un atténuateur se caractérise par :

1⁰ L'impédance Z du circuit

-dans lequel, il sera intercalé pour produire l'atténuation. Pratique-ment, Z

=

R.

=

R,.

=

R. «configura-tion »de l'atténuateur~ par exem-ple en n ou en T ou toute autre.

Au sujet des schémas des atté-nuateurs, ceux de la figure 2repré-sentent des atténuateurs à une l'appol't d-at'fénuation Ap

0,9

fonction de Z donnée, et de d'application de ces deux

forQ1u-les. \ Le problème peut aussi compor-ter des données en décibels au lieu de rapports.

Lorsqu'on donne' l'atténuation de puissance, on peut utiliser éga-lement ces mêmes formules (1) et (2) en calculant d'abord

l'atténua-tion de tension: '

On a: Ap

=

A2e Exemple.

On donne Ap

=

10 . Z

=

75 n.

La configuration de l'atténua-teur est un n. 'arrondies jusqu'aux valeurs

nor-malisées mais ,il faudra quand même faire attention, car inter-viennent également les tolérances des résistances qui peuvent

De même, on peut aussi deman-der une atténuation en décibels. Il ri.'est pas nécessaire alors de spé-cifier si l'atténu,ation est de puis-sance ou de tension ou de courant, car les trois sont exprimées par un même nombre de décibels. Lor-squ'onconnaît X décibels, on en déduit l'atténuation de tension A.

correspondante et on procède comme dans les autres cas ...

Soit par exemple : Z

=

300 n, X

=

50 dB.

Le tableau II donne Ae

=

316.

L'atténuateur étant en n par exem-ple, on a:

RI = 300.

~~~

^{= 301,9}

n ;

R = 300. 100000 ₂ 630

=

476 19 n , .

Il est utile de remarquer que des amplificateurs sont possibles lors~

que Ae est grand devant 1. En

Pratlquement, compte tenu du fait qu'il

y

a tolérance sur les résistances et que, de plus, il faut adopter des valeurs normalisées;

des 'erreurs de l'ordre de 2 % et un peu plus sont admissibles. Dans les atténuateurs de précision, on demandera les valeurs . exactes avec une tolérance de 1 % ou meilleure. Les réSistances coûtent généralement cher. suffisamment grandes; par exem-ple à partir de Ae

=

7.

Si A. augmente, le rapport tend vers 1 donc R4 vers Z: .

Exèmple. On donne ~

=

4, ce qui détermine le point M sur la courbe. Ce point correspond à l'ordonnée:

A - 1 A: + 1 0,6.

Si Z

=

75 Q par exemple, on a: R4

=

^{75 . 0,6}

=

⁴⁵

.q.

A la figure 6, on donne la courbe ,qui représente'

2 Ae.! (A²• - 1) rapport, qui multiplié par Z donne R,.

On voit que si Ae tend vers l, RJ tend vers l'infini. Si A^Z• tend vers l'infini, -RJ tend vers zéro.

Exemple pratique. On donne A.

=

4 comme dans l'exemple précédent et·Z

=

75 Q.

Le point N donne

2A 0 5 '

Ai ~.1

= '.

enVIron donc'R] = 0,5.75 =.37,5 Q envi-ron.

Une valeur plus précise est don-née par le calcul. On a :

Ai 2A ~ 1 = iS =0,533

•

donc

R3 = 75 . 0,533 = 39,97 Q.

Atténuateur en 'Tt

A ITÉNUATEURS EN SÉRIE

Lorsqu'on dispose d'atténuateurs « tout faits », ils ont des caracté-ristiques bien déterminées que l'on ne peut pas modifier. Pour obte-nir d'autres valeurs d'atténuation, on peut monter deux ou plusieurs

atténuateurs en série. . .

Dans ce cas, la règle donnant les atténuations obtenues, est la sui-vante:

Avec des atténuations donp.ées en décibels, l'atténuation globale

est: .

x =

^{XI + X2 + ... +}

x..

à condition que l'impédance Z soit la même.

Si l'on donne les rapports, le rapport global çi'atténuation est:

A

=

AI . Az . A3 .. :

A.t

Exemples. On dispose de trois ~tténuateurs de 75 Q chacun et donnant les atténuations suivantes: 10 dB, 20 dB, 40 aB. L'atténua-tion de j'ensemble est alors: .

X = 10 + 20

+

40 =; 70 dB.

On peut monter les atténuateurs dans n'importe quel ordre étant donné leur forme symétrique. .

Exemple 2. Les rapports sont 3, 4 et 7. Le rapport de l'ensemble_

est alors:

A. = 3'. 4. 7

=

84 fois.

Lorsque l'on veut réaliser des atténuateurs à plusieurs cellules, on peut· diminuer le nombre de résistances.

Soit par exemple à monter en série trois atténuations en 7t comme

ceux de la figÙfe 7. '

Si l'on effectue les liaisons entre les sorties et les entrées, on voit que RI et R'r sont en parallèle et il en est de même de R'r et R"I'

On peut donc remplacer deux résistances en parallèle par une seule:

Attenuateur on T RI R'I RI + R\

'R\ R'\

etR, + R"

1 1

Fig. 9.

-1

: ! . ". .

Y"h'.","

. ... ! . .

Vt-tt-ttt

...

. R,

Rl

z:-.~4 2.~,1. ^i{4

..

,

.'

_~ ^'"

.-;

R3 3

•

Atténuateur en n. Atténuateur en T

Fig. 13.

Fig. 10.

1 ,

-

^{_ 0} trou ¹ trou ¹

-

- <

- b

1

1

-fiche fiche

~

. 1 . R1

môle tube métallique femelle

Fig. 11. Fig. 14. Fig. 15.

Page 104 - N° 1465

De même, dans le cas du mon, tage en T (voir Fig. 8), on rempla-cera R4' et R'4 en série par une seule résistance R4 + R'4'

A la figure 9, on donne les sché-mas des atténuateurs ainsi sim-plifiés,

Lorsque les atténuateurs sont identiques, on a, pour les atténua-teurs en 7t: RI en Parallèle SU!

,RI donnant une résistance équi-valente RI

r

2.

En 1: 'R4 en série avec R4 : 2R4'

Ces atténuations à deux cellules sont indiquées à la figure 10.

. CONSTRUCTION DES ATTÉNUATEURS Ceux du commerce sont de peti-tes dimensions et présentés dans des boîtiers cylindriques de quel-ques centimètres de longueur et de

1 cm environ de diamètre.

Des présentations analogues sont possibles pour des montages expérimentaux d'amateurs réalisés avec des résistances de faible, encombrement, de 1/8, 1/4 ou 1/2 W. selon IIi puissance dissipée.

Le principe de la construction est le suivant:

1

°

on réalise pratiquement le montage de l'atténuateur en 7t ou en T; ou plus complexe, de manière à ce qu'il puisse se loget dans le tube.

2° on glisse le montage dans le tube.

3° on effectue les branchements aùx extrémités du tube. Il y aura toujours deux points d'entrée et . dèux points de sortie (voir Fig.2.

7, 8, 9).

Généralement, ces points 2 et 4 sont reliés à la masse, pratique-ment au boîtier métallique.

Les deux extrémités de l'atté-nuateur pourront aussi se réaliser avec des fiches coaxiales type TV

ou BF ou autres. .

Voici lës « plans» de câblage des quatre sortes d'atténuateurs en

7t ou en T décrits plus haut.

Figure I l :. atténuateur . en 7t

simple avec les résistances RI' RI' Rz·

Figure 12: atténuateur en, T simple' avec les résistances R_4, R4 et R3'

Figure 13 : atténuateur en 7t à deux cellules identiques, avec les résistances RI' R'r, R2, R'z et RI / 2.

Figure 14: atténuateur en T à deux cellules identiques avec les résistances R4, R'4' 2 R4, R3 et

R\.

Figure 15: montage d'un atté-. nuateur dans un tube métallique.

•

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