Lパッド

L パッドは、回路図に描くと大文字の「L」に似た 2 つのインピーダンスで構成されるネットワークです。減衰やインピーダンス整合によく使用されます。

スピーカー L パッドは、オーディオ アンプの出力の負荷インピーダンスを一定に保ちながら音量を制御するために使用される特殊な構成の可変抵抗器です。^[1] これは、並列可変抵抗器と直列可変抵抗器が「L」構成で接続されたものです。一方の抵抗が増加すると、もう一方の抵抗は減少し、少なくとも一方向では一定のインピーダンスが維持されます。両方向で一定のインピーダンスを維持するには、「T」パッドを使用する必要があります。クロスオーバー ネットワークを備えたスピーカー システムでは、クロスオーバーへのインピーダンスを維持する必要があります。これにより、クロスオーバー ポイントがシフトするのを回避できます。

真空管 パワーアンプの場合、一定のインピーダンス負荷が重要です。これは、指定された出力インピーダンスと大きく異なるインピーダンスに終端すると、アンプが効率的に動作しないためです。ソリッドステートエレクトロニクスの場合、一定のインピーダンスを維持することはそれほど重要ではありません。

高周波ホーンでは、L パッドはアンプではなくクロスオーバーで見られます。L パッドは必ずしも連続可変レオスタットを使用する必要はなく、代わりに背面の抵抗器に接続された多位置回転セレクター スイッチを使用します。タップ トランスは L パッドではなく、オートフォーマーです。L パッドは、主にプロ アプリケーションでライン レベルでも使用できます。

L パッドは、2 つの独立した可変抵抗器を「L」構成 (名前の由来) に接続して信号を減衰します。1 つの可変抵抗器はスピーカーと直列に接続され、この可変抵抗器の抵抗が増加すると、スピーカーに結合される電力が少なくなり、スピーカーによって生成される音の音量が下がります。2 つ目の可変抵抗器は、入力とグランド (アース) の間に接続されます。1 つ目の可変抵抗器の抵抗が増加すると、2 つ目の可変抵抗器の抵抗が減少し、負荷インピーダンス (L パッドの入力に現れる) が一定に保たれます。通常、2 つ目の可変抵抗器には、一定の入力インピーダンスのニーズに対応するために、特別なテーパー(抵抗と回転の関係) があります。

RF (無線周波数) アプリケーションでは、L ネットワークは、アンプで使用される π ネットワークやトランスマッチで一般的な T ネットワークなど、多くの一般的なインピーダンス整合回路の基礎となります。

L ネットワークは、直列-並列変換と呼ばれる手順に依存しています。抵抗 R _SとリアクタンスX _{Sのすべての直列組み合わせに対して、直列組み合わせに適用される電圧と同じように動作する R P}と X _Pの並列組み合わせが存在します。言い換えると、直列コンポーネントと並列コンポーネントは、端子で同じインピーダンスを提供します。変換比は、インピーダンス整合ネットワークの入力インピーダンスと出力インピーダンスの比です。

直列-並列変換により、回路全体の電圧を維持しながら、入力インピーダンスを低いインピーダンスに下げることができます。このシステムは逆の場合にも機能します。この変換に必要な式は次のとおりです。

${\displaystyle Q={\frac {X_{S}}{R_{S}}}={\frac {R_{P}}{X_{P}}}={\sqrt {{\frac {R_{P}}{R_{S}}}-1}}}$

${\displaystyle R_{P}=R_{S}(Q^{2}+1)}$

${\displaystyle X_{S}=QR_{S}}$

直列の抵抗 R _sとリアクタンス X _sの場合、 R _pと X _{p は}並列の組み合わせとして存在します。入力インピーダンス R _{p を}知って、出力インピーダンス R _{s を}選択するだけです。または、逆に R _{s を}知って、 R _{p を選択します。 R p はR s}よりも大きくなければならないことに注意してください。リアクタンスは周波数に依存するため、L ネットワークは 1 つの周波数でのみインピーダンスを変換します。

2 つの L ネットワークを背中合わせに組み込むと、T ネットワークと呼ばれるものが作成されます。T ネットワークは、さらに広範囲のインピーダンスをマッチングさせるのに適しています。

ソースと負荷の両方が抵抗性である場合（つまり、Z1とZ2の虚数部がゼロまたは非常に小さい場合）、抵抗性Lパッドを使用してそれらを互いに一致させることができます。図に示すように、Lパッドのどちらの側もソースまたは負荷にすることができますが、Z1側はより高いインピーダンスを持つ側である必要があります。 ^[2]

${\displaystyle R_{b}={\frac {Z_{2}}{\sqrt {1-Z_{2}/Z_{1}}}}\,}$

${\displaystyle R_{a}={\frac {Z_{1}Z_{2}}{R_{b}}}\,}$

挿入損失は本質的に存在する${\displaystyle 損失=10\log {\frac {P_{pad}+P_{load}}{P_{load}}}=-20\log {\frac {2{\sqrt {Z_{1}/Z_{2}}}}{1+(R_{a}+Z_{1})(R_{b}+Z_{2})/(R_{b}Z_{2})}}\,}$

ここで、= 負荷によって消費される電力、= パッド抵抗器によって消費される電力です。正の数値が大きいほど損失が大きいことを意味します。 ${\displaystyle P_{load}\,}$${\displaystyle P_{pad}\,}$

損失は​​インピーダンス比に対して 単調な関数です。比率が高いほど、損失も大きくなります。

スピーカーの L パッドはスピーカーのインピーダンスに合わせて設計されているため、一般的に 4、8、16 Ωのインピーダンスで利用できます。

• Πパッド
• Tパッド

• Silver, H. Ward、「実験 #21: L ネットワーク (ハンズオン無線)」、QST、2004 年 10 月、62-63 ページ
• 基本的なカーオーディオ エレクトロニクス: 「L パッド」 http://www.bcae1.com/lpad.htm
• Valkenburg, Mac E. van (1998)、「技術者のための参考資料: 無線、電子工学、コンピュータ、通信」 (第 8 版)、Newnes、ISBN 0-7506-7064-9

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