3. Dvojbrany

Dále rozlišujeme autonomní dvojbran, který zahrnuje nezávislé zdroje energie, schopné dodávat trvale energii do obvodu a neautonomní dvojbran, který obsahuje závislé zdroje tzv. řízené zdroje, které modelují jeho vstupně-výstupní chování, nikoliv však jeho věrnou fyzikální strukturu. Řízené zdroje mají stejné vlastnosti jako nezávislé zdroje, avšak nejsou schopny trvale dodávat energii do obvodu. Jsou to modely např. tranzistoru, operačního zesilovače a jiné zesilující struktury. Tyto „součástky“ považuje technická praxe sice za aktivní, ale aby mohly „řídit“ distribuci energie z vnějšího nezávislého zdroje do obvodu, blíže viz kapitola 5.2, musí být nejprve nastaveny do vhodného pracovního bodu právě nezávislými zdroji tj. musí být tzv. napájeny. Tyto napájecí zdroje se v náhradním schématu (modelu) aktivního prvku zpravidla nekreslí. Každý autonomní dvojbran lze v tomto smyslu obecně popsat pomocí neautonomního dvojbranu a nezávislého zdroje.

Podle typu charakteristik dělíme dvojbrany na lineární a nelineární. U lineárního dvojbranu platí princip superpozice, žádný parametr dvojbranu není funkcí branových veličin, a proto lze pro určení jeho parametrů použít stavy naprázdno a nakrátko. Nelineární dvojbran má parametry závislé na branových veličinách, proto se snažíme podmínku lineárnosti splnit alespoň v jistém okolí tzv. pracovního bodu dvojbranu.

Podle topologické struktury dělíme dvojbrany na podélně a příčně souměrné, což ukazuje obr. 3.2 a nesouměrné, kdy zapojení prvků obvodu modelované dvojbranem nemá žádnou strukturální symetrii. Na rozdíl od podélné souměrnosti však nemá příčná souměrnost vazbu na parametry dvojbranu a týká se jen samotné symetrie struktury zapojení prvků a ne jejich hodnot. Příčná souměrnost hraje roli při posouzení regularity zapojení dvojbranů viz kapitola 3.4.

Typické dvojbrany jsou děliče, zesilovače, zpožďovací články, útlumové články, filtry, derivační a integrační obvody, vedení, aj.

Obr. 3.2 Typy symetrie dvojbranu: podélná, příčná

Rozhodněte, který z odporových dvojbranů na obr. 3.3 je podélně a který příčně souměrný.

♦

Dvojbran na obr. 3.3 vlevo je podélně souměrný, protože má v podélné větvi stejné hodnoty odporů. Tento dvojbran je současně i krajně příčně nesouměrný, neboť je ve skutečnosti trojpólem modelovaným však dvojbranem, protože má přímo propojené svorky 1‘ a 2‘. Dvojbran vpravo je příčně souměrný. Posuzuje se podle „zrcadlové“ symetrie obvodového zapojení. Příčná souměrnost nemá vliv na parametry dvojbranu, tj. hodnoty odporů R1 a R3 nemusí být stejné. Využívá se pouze k posouzení regularity.

Dvojbran je čtyřpólový prvek se dvěma branami, vymezenými dvojicemi svorek. Bez ohledu na jeho vnitřní strukturu můžeme jeho vlastnosti vyjádřit vztahy mezi proudy a napětími jeho bran. Vlastnosti dvojbranu jsou obecně určeny čtyřmi parametry. Parametry lineárního dvojbranu určujeme ze stavů naprázdno a nakrátko. Dvojbrany dělíme podle různých hledisek na aktivní a pasivní, lineární a nelineární, autonomní a neautonomní a příčně a podélně souměrné. K modelování aktivních prvků používáme řízené zdroje.