Gyrator
gyrator bir olan pasif, Kayıpsız, lineer iki-port elektrik
Şebeke elemanı 1948 yılında önerilen Tellegen gibi hipotetik bir beşinci doğrusal eleman sonra rezistans, kondansatör, indüktör ve ideal transformatör[1]. dört geleneksel unsurlar aksine, gyrator olduğunu olmayan karşılıklı. Gyrators izni ağ gerçekleşmeleri sadece geleneksel dört elementin gerçekleştirilen olamaz iki (ya da-daha fazla) portlu cihazlar. Özellikle, gyrators olası ağ gerçekleşmeleri yapmak izolatörler ve sirkülatörler[2]. Gyrators ancak fark edilebilir bir liman aygıt aralığında değişmez. gyrator beşinci bir doğrusal unsur olarak düşünülmüş olmasına rağmen, onun kabulü hem ideal transformatör ve iki kapasitör veya indüktör gereksiz kılar. üç indirilecek Böylece gerekli doğrusal eleman sayısını aslında.
Tellegen's onun gyrator için önerilen sembolüTellegen bir icat devre sembolü gyrator ve hangi pratik gyrator inşa belki bir kaç yolu önerdi.
Bir gyrator önemli bir özellik ise, terslendiğine olduğunu akım-gerilim karakteristiği an ve elektrik bileşen veya ağ. durumunda doğrusal elemanlar, empedans da ters döner. Başka bir deyişle, bir gyrator bir yapabilirsiniz kapasitif devre davranmak indüktifBir tek portlu bant geçiren filtre gibi davranan tek port band-stop filtre, Vb. Öncelikle kullanılan aktif filtre tasarım ve minyatürleştirme.
Gyrator şematik etiketliIdeal gyrator bir doğrusal iki port cihaz hangi bir port üzerinden diğer tam tersi üzerinde gerilim geçerli çiftler. Anlık akımlar ve ani voltaj ile ilgili
v2 = Rben1
v1 = - Rben2
nerede olduğunu dönme direnç gyrator of.
Dönme direnci (veya benzer olan karşılıklı dönme iletkenlik) Ilişkili bir yönü şeması üzerinde bir ok ile gösterilen var[3]. Geleneksel olarak, verilen dönme direnci veya iletkenliği ok başında geçerli olan kuyruk kısmındaki bağlantı noktasında gerilim ilgilidir. ok kuyrukta voltaj geçerli olan başındaki tarafından ilgili eksi belirtilen direnç. Veya dönme direnci inkâr için ok Reversing denktir ya liman polarite geri ekledi.
Bir gyrator onun direnç değeri ile karakterize olmasına rağmen, kayıpsız bir bileşenidir. denklemler itibaren gyrator içine anlık güç aynı şekilde sıfırdır.
A gyrator tamamen bir olmayan karşılıklı cihaz ve dolayısıyla temsil edilir antisimetrik empedans ve geçiri matrisi:
dönme direnci eşit olarak seçilirse karakteristik empedansı iki port (veya onların geometrik ortalaması Bu aynı), daha sonra saçılma gyrator için matris değilse bir
Bu aynı şekilde antisimetrik olduğunu. Bu gyrator alternatif bir tanımına götürür: bir sinyal ileri (ok) yönünde değişiklik ileten bir cihaz, ama sinyal geri yönde seyahat polarite ters çevirir.
a olduğu gibi çeyrek dalga transformatör, Diğer liman bir empedans ters bu yükün orantılı sunan bir gyrator limanı bir doğrusal yük ile sona erdi, daha sonra ise,
gyrator bir genelleme akla, hangi ileri ve geri dönme iletkenlik, bu nedenle başvuru matris yani farklı büyüklükte olmasıdır
Ancak bu artık pasif bir cihaz temsil[4].
[değiştir] Uygulama: Bir simüle indüktör
bir gyrator endüktans simüle bir örnek, yaklaşık eşdeğer devre aşağıda. Iki Ziçinde Tipik uygulamalar benzer değerlere sahiptirler.Gyrator ağ bir endüktans içine bir yük kapasitans dönüştürmek için kullanılabilir. Bir gyrator birincil kullanımı bir simule tümevarımsal eleman küçük bir elektronik devre veya entegre devre. icadından önce transistor, bobinleri in tel büyük indüktans kullanılan olabilir elektronik filtreler. Bir bobin çok daha küçük bir montaj içeren bir değiştirilebilir kondansatör, işlemsel kuvvetlendiriciler ya da transistörler, ve dirençler. Bu özellikle entegre devre teknolojisi yararlıdır.
[değiştir] Operasyon
Devre tersini ve bir de kapasitör etkisi çarparak inşaat RC farklılaştırarak devre direnç üzerindeki gerilim bir bobini üzerinde gerilim aynı şekilde zaman içinde davranır burada. Op-amp takipçisi bu gerilim tampon ve arka girişine direnç R ile uygularL. Istenen etkiyi ideal bir bobin şeklinde bir empedans olduğunu L bir dizi dirençle RL:
Diagramdan, op-amp devresinin giriş empedansı geçerli:
R ileLRC = L, bu yapay indüktör ve empedans RC devrenin empedans ile paralel olarak istenen empedans olduğu görülebilir. Tipik tasarımları ise, R yeterince bu baskın terimdir büyük olarak seçildi, böylece, RC devre girdi etki etmez:
.
Bu direniş aynı RL Bir endüktans L = R serisiLRC. Orada asgari değeri üzerinden pratik bir limit olduğunu RL Tarafından belirlenir alabilir akım çıkışı op amp yeteneği.
[değiştir] Karşılaştırma gerçek indüktörler ile
Simüle elemanlara aslında onlar dinamik gerilim kaynağı olarak gerçek unsurları taklit. hepsi kendi benzersiz özelliklere sahip gibi gitmez Hepsi mümkün uygulamalarda onları yerini alamaz. Yani, simüle indüktör sadece gerçek bobin bazı özelliklerini taklit eder.
Büyüklükleri. Tipik uygulamalarda, hem endüktans ve gyrator direncini fazla şey fiziksel bir bobin daha fazladır. Gyrators microhenry dizi indüktörler oluşturmak için kullanılabilecek kadar megahenry dizi. Fiziksel indüktörler tipik henries onlarca sınırlı ve sahip parazit serisi dirençleri microhms yüzlerce düşük kilohm aralık arasında. Bir gyrator ve paraziter direnç topoloji bağlıdır, fakat topoloji gösterilen, seri dirençler genellikle ohm onlarca kilohms yüzlerce aracılığıyla aralığı olacaktır.
Kalite. Fiziksel kapasitörler genellikle çok daha yakın "ideal kapasitörler" dan fiziksel indüktörler için "ideal indüktörler" vardır. sentetik bobin bir gyrator ve kondansatör ile gerçekleştirilen bu nedenle, -ebilmek, Bazı uygulamalar için, herhangi bir fiziksel indüktör daha bir "ideal indüktör" daha yakın olmak olabilir. Böylece, kapasitörler ve gyrators kullanımı aksi indüktörler kullanılarak inşa edileceği filtre ağlarının kalitesini artırabilir. Ayrıca, Q faktör sentezlenmiş bir bobin, kolay seçilebilir. Q LC filtre ya alt ya da gerçek bir LC filtre daha yüksek olabilir - aynı frekansta için, endüktans çok daha yüksektir, kapasitans daha düşük, ama direnci yüksektir. Gyrator indüktörler tipik indüktörler daha hassas kapasitörler düşük maliyet nedeniyle fiziksel indüktörler daha yüksek doğruluk oranına sahiptir.
Enerji depolama. Simüle indüktörler doğal enerji gerçek indüktörler özellikleri depolama yoktur ve bu olası güç uygulamaları sınırlar. Devre bir yüksek voltaj geri EMF üretmek değil ani giriş değişiklikleri (gerçek bir indüktör gibi) cevap veremez; onun gerilim yanıt güç kaynağı ile sınırlıdır. gyrators aktif devreleri kullandıkları için, sadece aktif elemanın güç aralığında bir gyrator olarak işlev. kesintiye Dolayısıyla gyrators genellikle çok durumlarda 'Flyback' büyük bir gerilim başak zaman geçerli neden olduğu endüktans, mülkiyet simülasyonu gerektiren yararlı değil. A gyrator's geçici yanıt devredeki aktif cihazın bant genişliği ile sınırlıdır ve güç kaynağı.
Topraklama. Aslında taklit indüktör bir tarafı topraklanmış) gerçek indüktörler uçuyor olası uygulamaları (kısıtlar. Bu sınırlama, yüksek geçiren ve band ancak uygulama olarak filtreleri geçmek bırakarak low-pass ve çentik filtreler için kullanımı engeller.[5]
[değiştir] Uygulamalar
Bir gyrator için birincil başvuru hantal, ağır ve pahalı indüktörler ihtiyacını kaldırarak boyutu ve maliyet bir sistemin azaltmaktır. Örneğin, RLC bant geçiren filtre özellikleri kapasitörlerle indüktörler kullanmadan, direnç ve operasyonel amplifikatörler gerçekleştirilebilir. Böylece grafik ekolayzır kapasitörler ile gyrator icadı nedeniyle indüktörler kullanmadan, direnç ve operasyonel amplifikatörler sağlanabilir.
Gyrator devreleri yaygın bir bağlantı telefon cihazları kullanılmaktadır POTS sistemi. gyrator devre taşır gibi bu telefonlar çok daha küçük olmak için izin verdi DC çizgi döngünün parçası trafo AC ses işareti taşıyan çok DC ortadan kaldırılması geçerli nedeniyle küçük aracılığıyla izin geçerli. Devre telefon santralleri de gyrators ile kullanılıyor etkilendi hat kartları. Gyrators da yaygın olarak kullanılmaktadır volümü yüksek grafik ekolayzır için, parametrik ekolayzır, Ayrık bandstop ve bant geçiren filtreler gibi filtreler guruldamak) Ve FM pilot sesi filtreleri.
Orada mümkün bir bobin yerine bir gyrator kullanılamaz birçok uygulama vardır:
Yüksek voltaj transistörler / yükselteçlerin çalışma voltajı ötesine sistemleri kullanan Flyback ()
RF sistemler (RF indüktörler genellikle küçük zaten vardır)
bir bobin enerji depolama olarak kullanılan Power dönüşüm.
------------------
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Op-Amp_Gyrator.svg/300px-Op-