CS201551B1 - Aktivní pásmová propust - Google Patents

Description

Dosud známé pásmové propusti jsou tvořeny klasickými prvky a to buď LC nebo RC nebo RC s rozprostřenými parametry. Tyto pásmové propusti splňují velmi dobře a jednoduše svou funkci, ale jen potud, pokud na ně nejsou kladeny zvýšené požadavky zejména na vysoký činitel jakosti Q a na stabilitu. Jsou rovněž známy pásmové propusti, které používají krystalových rezonátorů ve spojení s pasivními LC prvky. Tyto pásmové propusti vyhovují sice vysokým požadavkům na činitel jakosti Q a na stabilitu, obsahují však zpravidla vinuté části, například složité a pracné diferenciální transformátory. Krystalové rezonátory, i když mají vynikající teplotní a časové charakteristiky a vysoký činitel jakosti Q, jsou rozměrné a velmi drahé, zejména pro malá množství a atypické kmitočty. Jejich další nevýhodou je poměrně malá mechanická odolnost. Těchto rezonátorů se využívá všude tam, kde časová nebo teplotní stabilita nebo činitel jakosti klasických elektrických prvků LC, RC a RC nesplňují na ně kladené požadavky.

Fřitoin však nebývají někdy vlastnosti krystalových rezonátorů v plné míře využity, často je nutno je dokonce zhoršovat například zatlumením přídavným odporem pro dosažení žádaného průběhu útlumové charakteristiky filtru.

Účelem vynálezu je zajistit dobrou funkci pásmových propustí v případech, kdy parametry klasických elektrických prvků LC, RC a RC již nevyhovují a parametry krystalických rezonátorů jsou zbytečně kvalitní a tudíž neekonomické.

Podstata aktivní pásmové propusti podle vynálezu spočívá v tom, že k výstupu alespoň jednoho napěťového řízeného zdroje napětí je připojen složený piezokeramický měnič.

Výhodou aktivní pásmové propusti podle vynálezu je především to, že umožňuje realizaci pólů přenosové funkce v blízkosti imaginární osy s vysokou teplotní a časovou stabilitou. Přitom pracné a složité vinuté prvky jsou s výhodou nahrazeny napěťově řízenými zdroji napětí. Ve srovnání s propustmi s krystalovými rezonátory jsou mechanicky odolnější, méně náročné na prostor a levnější. Přitom složené piezokeramické rezonátory lze velmi snadno doladit na požadovaný kmitočet broušením.

Vynález bude dále blíže vysvětlen na příkladových zapojeních podle přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno jedno z možných konstrukčních řešení složeného piezokeramického měniče, na obr. 2 je náhradní elektrické schéiňa složeného piezoelektrického měniče, na obr. 3 je příklad zapojení aktivní pásmové propusti realizující póly přenosové funkce druhého stupně v blízkosti imaginární osy, na obr. 4 je jiný příklad zapojení aktivní pásmové propusti realizující póly přenosové funkce čtvrtého stupně v blízkosti imaginární osy a obr. 5 představuje konkrétní realizaci obvodu podle obr. 3.

K piezokeramické destičce 1 na obr. 1 jsou připojeny dva kovové válečky 2, 3. K těmto válečkům jsou připojeny elektrické vývody 4, 5. Připojením elektrického signálu na vývody 4, 5 se piezokeramická destička 1 rozkmitá, její kmitočtová, časová a teplotní stabilita by však nebyla dostačující. Připojené kovové válečky 2, 3 vyrobené ze speciální slitiny s minimalizovanou teplotní závislostí Youngova modulu pružnosti parametry celého měniče podstatně zlepšují. Následkem toho se soustava podle obr. 1 chová jako velmi kvalitní elektromechanický rezonátor, který lze z elektrického hlediska s dostatečnou přesností modelovat náhradním schématem podle obr. 2. Náhradní schéma se skládá z paralelního spojení dvou větví, z nichž jedna obsahuje statickou kapacitu CO a druhá sériový rezonanční obvod složený z dynamického odporu R dynamické indukčnosti LI a dynamické kapapacity Cl. Vliv statické kapacity CO je obvykle nežádoucí a v obvodech se ho snažíme vhodným zapojením vyloučit. Vstupní signálové napětí U1 na obr. 3 je přiváděno na vstup invertu jícího, zesilovače Z1 s negativním zesílením — K a dále: na vstup neinvertujícího zesilovače Z2 spozitivním ze^ sílením +K. K výstupu invertu jícího zesilovače Z1 je připojena první svorka piezokeramického měniče X, jehož druhá svorka je spojena s první svorkou kondenzátoru C a s jednou svorkou impedance jejíž druhá svorka je uzemněna. Druhá svorka kondenzátoru C je spojena s výstupem neinvertujícího zesilovače Z2. Výstupní signálové naP Ř E D M 0T

Aktivní pásmová propust realizující póly přenosové funkce v blízkosti imaginární osy, vyznačená tím, že k výstupu alespoň jednopětí U2 se odebírá z impedance Z. Větev s kondenzátorem C je napájena napětím Ub, jehož fáze je posunuta o 180° oproti napětí Ua napájecímu piezokeramický měnič X. Proud II tekoucí piezokeramickým měničem X a proud 12 tekoucí kondenzátorem C se sčítají v impedanci Z. Fázový posuv mezi těmito proudy II, 12 umožňuje vzájemně vykompenzovat kapacitu kondenzátoru C a statickou kapacitu CO piezokeramického měniče X. Pro výsledný napěťový přenos se pak uplatní pouze sériová rezonanční větev piezokeramického měniče X, to je Cl, LI, R z obr. 2. Napěťový přenos pak skutečně odpovídá přenosu pásmové propusti 2. řádu.

Příklad zapojení pásmové propusti 4. řádu je uveden na obr. 4. Zapojení se' shoduje se zapojením podle obr. 3 až na to, že místo kondenzátoru C je zapojen další piezokeramický měnič XI. Přenosová admitance obvodu, tj. poměr proudu I tekoucího do impedance Z ke vstupnímu napětí U1 je dán rozdílem admitancí obou měničů X, XI. Tato přenosová admitance a tudíž také napěťový přenos je 4. řádu.

Příklad praktické realizace obvodu podle obr. 3 je znázorněn na obr. 5. Invertující zesilovač Z1 i neinvertující zesilovač Z2 z obr. 3 popřípadě zobr. 4 jsou realizovány jediným parafázovým zesilovačem s tranzistorem TI. Vstupní signálové napětí U1 je přiváděno do báze tranzistoru TI, jehož emitor a zem je připojen k prvému odporu R1 a mezi jehož kolektor a zdrojové napětí UZ je připojen druhý odpor R2. Ke kolektoru tranzistoru TI, je připojen dále kondenzátor C a k emitóru tranzistoru TI je připojen piezokeramický měnič X, Zbývající svorky kondenzátoru C a měniče X jsou navzájem propojeny a spojeny s impedancí Z, jejíž druhá svorka je uzemněna. Napětí na prvním, odporu R1 je v protifázi k napětí na druhém odporu R2. Tato napětí napájejí větev s piezokeramickým měničem X a kondenzátorem C. Proudy II, 12 tekoucí těmito větvemi se sečítají na impedanci Z, ze které je odebíráno výstupní napětí U2.

VYNÁLEZU

Claims (1)

1. VYNÁLEZU ho napěťově řízeného zdroje napětí (1, 2) je připojen složený piezokeramický měnič (X).

   5 výkresů