Vázané rezonanční obvody


Vázané rezonanční obvody patří do skupiny selektivních dvojbranů s charakterem pásmové propusti. Jsou tvořeny dvěma rezonančními obvody konstrukčně upravenými tak, aby část signálu, obvodu primárního pronikla do obvodu sekundárního a naopak. Toto vzájemné ovlivňování obvodů se nazývá vazba obvodů, která může být různého druhu: kapacitní sériová nebi paralelní, indukční, aj. Nechá se dokázat, že všemi uvedenými druhy vazeb je možné v okolí rezonančního kmitočtu dosáhnout stejných vlastností dvojice vázaných obvodů. Podstatnější rozdíly ve vlastnostech nastávají pro různé druhy vazeb až při kmitočtech od rezonance značně vzdálených.

Velikost signálu pronikajícího z primárního obvodu do sekundárního a naopak se posuzuje tzv. součinitelem vazby k. Vazby využívající vzájemné indukčnosti mají znaménko součinitele vazby závislé na smyslu vinutí cívek, proto kladný součinitel vazby platí pro M > 0. Všechny kapacitní vazby odpovídají fázově indukčním vazbám při M < 0.




Součinitel vazby je v případě indukční vazby závislý na velikosti: budicího (vstupního) proudu I1 (čím vyšší proud, tím lepší vazba); na vzdálenosti primárního a sekundárního obvodu (cívek) (čím blíže, tím lépe); a na frekvenci signálu (nejlépe fo1 = fo2).

V praxi se proto zásadně užívají pouze vázané obvody, složené z rezonančních obvodů, naladěných na stejný rezonanční kmitočet fo. Za tohoto předpokladu se dvojice, i když je složená z obvodů různě tlumených chová tak, jako by byla složena z obvodů se stejnými činiteli jakosti a stejnými tlumícími odpory.


Q = Q1*Q2 Rp = Rp1*Rp2


Nejdůležitější veličinou, která dovoluje posoudit vlastnosti dvojice vázaných rezonančních obvodů, je jejich přenosová (tranzitní) impedance Zt , která je definována jako poměr výstupního napětí sekundárního obvodu a vstupního proudu primárního obvodu.


u2

Zt = --------

i1


Grafické znázornění kmitočtové závislosti absolutní hodnoty přenosové impedance |Zt| se nazývá křivka selektivnosti dvojice vázaných rezonančních obvodů.

Fázová charakteristika je určena fázovou rovnicí:


Im (Zt)

 = arctg -------------

Re (Zt)


Z předchozích rovnic vyplývá několik závěrů: V rezonanci, kdy F = 0 (a Im(Zt) = 0) vykazuje přenosová impedance pro k > 0 fázový posun -90°, tj. výstupní napětí je při rezonančním kmitočtu proti vstupnímu proudu zpožděno o čtvrt periody.







Dále součin kQ , obsažený v rovnici pro přenosovou impedanci, se nazývá stupeň vazby. Jeho velikost je určující veličinou pro průběh křivek selektivnosti i fázových charakteristik obvodů. Stupeň vazby kQ <1 charakterizujeme jako vazbu podkritickou, při vazbě kQ = 1 jde o vazbu kritickou a při kQ > 1 je vazba nadkritická. Křivky selektivnosti pro podkritickou a kritickou vazbu mají jediný vrchol, který nastává při rezonančním kmitočtu obvodů. Při vazbě nadkritické dochází v rezonanci ke zmenšení velikosti přenosové impedance a na křivkách vznikají dva vrcholy, které jsou při stejném rezonančním kmitočtu obou obvodů stejně veliké a v lineární stupnici F souměrné kolem rezonančního kmitočtu. Výpočtem extrému vztahu pro |Zt| by bylo možné dokázat, že maximální hodnota přenosové impedance |Zt|max je pro všechny stupně vazeb, vyjma podkritické, stejná.

Šířka pásma B dvojice vázaných rezonančních obvodů určujeme zpravidla vzhledem k vrcholům křivek selektivnosti pro pokles impedance o 3dB. Dvojice vázaných obvodů má při kritické vazbě šířku pásma, pro pokles přenosové impedance o 3dB, větší, než je pásmo jednotlivých rezonančních obvodů pro stejnou změnu impedance.



Pro porovnávání libovolných vázaných rezonančních obvodů se používají tzv. generalizované charakteristiky dvojice vázaných obvodů, tj. křivky selektivnosti v poměrném vyjádření. Tyto křivky se používají ke zjišťování absolutní hodnoty poměrné impedance při určitém rozladění pro libovolnou dvojici vázaných obvodů, u kterých jsou fo1 = fo2. Kromě generalizovaných křivek selektivnosti se používají ještě generalizované fázové charakteristiky vázaných obvodů.


Užití:

Vázané obvody mají vždy větší strmost boků rezonanční křivky, než jednoduché rezonanční obvody. Největší strmost boků rezonanční křivky má pak vazba nadkritická, proto se vázané rezonanční obvody používají všude tam, kde nevyhovuje tvar kmitočtové charakteristiky dané jednotlivými rezonančními obvody pro malou strmost boků této křivky, např. u vysokofrekvenčních (selektivních) zesilovačů (viz tam).

Na principu vázaných rezonančních obvodů je založen i rádiový přenos.

dlabos.wz.cz