Filtry LC

Pomocí kombinace cívek a kondenzátorů, případně i použitých ve spojení s zesilovači, tak zvaných aktivních filtrech, můžeme získat zařízení s velice strmou amplitudovou charakteristikou potřebnou pro provoz zapojení na určitém kmitočtu, ve srovnání s málo strmými charakteristikami filtrů RC. Systémy tohoto typu se používají v nejrůznějších zařízeních v širokém rozsahu kmitočtů, od akustického pásma až po rádiové kmitočty.

Pro začátek si představíme obvod podle následujícího obrázku.

Reaktance kombinace L a C na kmitočtu f je:

čili:

Obvod spolu s odporem R na vstupu představuje dělič napětí. V důsledku inverzního chování cívky a k ní paralelně připojeného kondenzátoru je jejich impedance na kmitočtu f₀ = 1/(2*pi*(LC)^1/2) nekonečná (teoreticky) čímž vznikne značný vzestup charakteristiky pro tento kmitočet. Pro všechny ostatní kmitočty se chová jako odpor a zkratuje je na zem (společný vodič), obvod se pak spolu s odporem R chová jako útlumový článek. Průběh celé amplitudové charakteristiky je na dalším obrázku.

V praxi je šířka maxima dána ztrátami v cívce a v kondenzátoru, takže když použijeme kvalitní součástky, mohou být ztráty velmi malé. Naopak, za účelem snížení ostrosti vrcholu rezonanční křivky (rozšíření pásma) se záměrně přidává do obvodu ještě paralelně zapojený odpor, který tak snižuje kvalitu obvodu.

Toto zapojení se v praxi nazývá paralelní rezonanční obvod LC a je v široké míře používán v systémech jak s vysokofrekvenčními, nak i nízkofrekvenčními signály, hlavně z toho důvodu, aby se ze změti signálů nejrůznějších kmitočtů vybral ten požadovaný. Obvod může také být variabilní, je možno jej ladit na nejrůznější právě požadované kmitočty v širokém rozmezí, napřiklad změnou hodnoty kapacity C nebo indukčnosti L.

Měřítkem vrcholu charakteristiky je tedy činitel jakosti Q obvodu, jeho hodnota se rovná podílu šířky pásma rezonančního kmitočtu a šířky amplitudové charakteristiky měřené v bodě poklesu amplitudy o 3 dB.

Obměnou tohoto zapojení je sériové zapojení L a C.

Při pohledu na odpovídající výrazy pro impedanci obvodu můžeme vidět, že dosáhne (teoreticky) nulové hodnoty pro rezonanční kmitočet f0 = 1/2pi (LC) 1/2. Toto zapojení je používáno jako „past“ pro rezonanční kmitočet, který je takto zkratován na zem. Stejně jako předchozí zapojení, i toto se používá hlavně ve vysokofrekvenčních obvodech. Charakteristický průběh amplitudy je znázorněn na dalším obrázku.

Činitel jakosti obvodu složeného ze sériově zapojených prvků R, L a C je Q = w₀L/R

Podrobněji viz http://www.eres.alpha.pl/