DIY 信号衰减器

最近调试一个放大电路，需要个输出电压非常小的信号源，手头的信号发生器的输出电压幅值最小只能调到 10mVrms，达不到我的要求，只能在信号发生器后面接个信号衰减器。在中发电子市场没找到衰减量合适的，只好自己做一个了。

首先，我需要的信号频率范围在DC到几MHz，这个频段范围内的信号衰减器还是比较容易DIY的。如果到了GHz 频段，那还是直接去市场上买成熟的产品吧，自己做成功的可能性不大。

所谓的信号衰减器，其实就是个无源二端口网络（参见图1），难点在于二端口要保证两端都阻抗匹配，还要有需要的衰减量。

信号衰减器要保证从信号源那端看进去的等效阻抗为RS，也就是和信号源阻抗匹配。从负载那端看进去的阻抗要与负载的阻抗RL匹配。实现信号衰减器有多种方式，我选择的比较简单的Π型网络。只需要三个电阻，R1、R2、R3。在我的应用中信号源内阻RS与负载的阻抗RL是相同的，Rs=RL=Rz。在这个条件下，信号衰减器的电阻网络也是对称的，就是说R1=R3，这时只有两个未知数R1、R2。设信号衰减器的电压衰减量为M。则可以列出如下的方程。

 

求解上面方程可以得到如下的解：

 

按照获得的公式可以选配合适的电阻，下面我将几种常见的衰减量对应的电阻值计算出来形成了个表格了。这里需要注意的有两点，（1）衰减量对电阻阻值很敏感，电阻值如果有偏差会导致衰减量较大的偏差。因此电阻阻值要选的尽可能精确。（2）要选无感电阻，否则普通电阻的电感量在高频时对阻抗有影响。

阻抗	衰减量	M	R1（Ω）	R2（Ω）
50Ω	3dB	0.708	292.47	17.61
	5dB	0.562	178.49	30.40
	7dB	0.447	130.73	44.80
	10dB	0.316	96.248	71.151
	20dB	0.1	61.111	247.5
	40dB	0.01	51.010	2499.75
	60dB	0.001	50.100	24999.975
	80dB	0.0001	50.010	249999.9975
75Ω	3dB	0.708	438.700	26.416
	5dB	0.562	267.466	45.651
	7dB	0.447	196.248	67.130
	10dB	0.316	144.298	106.821
	20dB	0.1	91.667	371.25
	40dB	0.01	76.515	3749.625
	60dB	0.001	75.150	37499.9625
	80dB	0.0001	75.015	374999.99625

如果信号源阻抗和负载阻抗不匹配，还可以用信号衰减器来匹配阻抗。这时方程就多了一个：

从上面的方程可以解出如下的关系式：

至此，这个问题就算比较圆满的解决了。