Aktuální dělič - Current divider

v elektronika, a dělič proudu je jednoduchý lineární obvod který produkuje výstup proud (JáX), což je zlomek jeho vstupního proudu (JáT). Aktuální rozdělení označuje rozdělení proudu mezi větvemi rozdělovače. Proudy v různých větvích takového obvodu se vždy rozdělí tak, aby se minimalizovala celková vynaložená energie.
Vzorec popisující aktuální dělič má podobnou formu jako vzorec dělič napětí. Poměr popisující rozdělení proudu však umístí impedanci uvažovaných větví do jmenovatel, na rozdíl od dělení napětí, kde uvažovaná impedance je v čitateli. Je to proto, že v děličích proudu je celková vynaložená energie minimalizována, což vede k proudům, které procházejí cestami s nejnižší impedancí, a proto je inverzní vztah s impedancí. Pro uspokojení se používá srovnávač napětí Kirchhoffův zákon o napětí (KVL). Napětí kolem smyčky musí být až nula, takže poklesy napětí musí být rozděleny rovnoměrně v přímém vztahu s impedancí.
Konkrétně, pokud jsou dva nebo více impedance jsou paralelně, bude proud, který vstupuje do kombinace, rozdělen mezi ně v obráceném poměru k jejich impedancím (podle Ohmův zákon ). Z toho také vyplývá, že pokud mají impedance stejnou hodnotu, je proud rozdělen rovnoměrně.
Aktuální dělič
Obecný vzorec pro aktuální JáX v rezistoru RX to je paralelně s kombinací dalších odporů celkového odporu RT je (viz obrázek 1):
kde JáT je celkový proud vstupující do kombinované sítě RX souběžně s RT. Všimněte si, že když RT se skládá z a paralelní kombinace odporů, řekněme R1, R2, ... atd., pak je třeba přidat převrácenou hodnotu každého odporu, aby se zjistil celkový odpor RT:
Obecný případ[2]
Ačkoli odporový dělič je nejběžnější, dělič proudu může být vyroben z frekvenčně závislého impedance. Obecně:
a aktuální IX darováno:
kde ZT označuje ekvivalentní impedanci celého obvodu.
Pomocí přijetí
Místo použití impedance, aktuální pravidlo děliče lze použít stejně jako dělič napětí pravidlo, pokud vstup (inverzní impedance).
Nezapomeňte, že YCelkový je přímý doplněk, nikoli součet obrácených inverzí (jako byste to udělali pro standardní paralelní odporovou síť). Na obrázku 1 je aktuální IX bylo by
Příklad: RC kombinace
Obrázek 2 ukazuje jednoduchý dělič proudu složený z a kondenzátor a odpor. Pomocí níže uvedeného vzorce je proud v rezistoru dán vztahem:
kde ZC = 1 / (jωC) je impedance kondenzátoru a j je imaginární jednotka.
Produkt τ = CR je známý jako časová konstanta obvodu a frekvence, pro kterou se ωCR = 1 nazývá frekvence rohu obvodu. Protože kondenzátor má nulovou impedanci při vysokých frekvencích a nekonečnou impedanci při nízkých frekvencích, zůstává proud v rezistoru na své stejnosměrné hodnotě JáT pro frekvence až k rohové frekvenci, načež klesá na nulu pro vyšší frekvence, protože kondenzátor účinně funguje zkraty odpor. Jinými slovy, aktuální dělič je a dolní propust pro proud v rezistoru.
Efekt načítání

Zisk zesilovače obecně závisí na jeho zdroji a zakončení zátěže. Proudové zesilovače a transkonduktanční zesilovače jsou charakterizovány stavem zkratového výstupu a proudové zesilovače a transresistenční zesilovače jsou charakterizovány pomocí ideálních nekonečných zdrojů impedance proudu. Když je zesilovač ukončen konečným, nenulovým zakončením nebo poháněn neideálním zdrojem, efektivní zisk se sníží kvůli efekt načítání na výstupu a / nebo vstupu, kterému lze rozumět z hlediska dělení proudu.
Obrázek 3 ukazuje příklad proudového zesilovače. Zesilovač (šedý rámeček) má vstupní odpor Rv a výstupní odpor Rven a ideální proudový zisk Ai. S ideálním budičem proudu (nekonečný odpor Norton) veškerý zdrojový proud iS se stává vstupním proudem do zesilovače. Pro a Ovladač Norton na vstupu se vytvoří dělič proudu, který sníží vstupní proud na
což je zjevně méně než iS. Podobně pro zkrat na výstupu dodává zesilovač výstupní proud iÓ = Ai ii ke zkratu. Pokud je však zátěž nenulový rezistor RL, proud dodávaný do zátěže se sníží aktuálním dělením na hodnotu:
Kombinace těchto výsledků, ideální proudový zisk Ai realizováno s ideálním ovladačem a zkratové zatížení je sníženo na načtený zisk Anačten:
Poměry rezistorů ve výše uvedeném výrazu se nazývají faktory zatížení. Další diskuse o načítání v jiných typech zesilovačů viz efekt načítání.
Jednostranné versus dvoustranné zesilovače
Obrázek 3 a související diskuse odkazuje na a jednostranný zesilovač. V obecnějším případě, kdy je zesilovač reprezentován a dva porty, vstupní odpor zesilovače závisí na jeho zatížení a výstupní odpor na impedanci zdroje. Faktory zatížení v těchto případech musí využívat skutečné impedance zesilovače včetně těchto bilaterálních efektů. Vezmeme-li například jednostranný proudový zesilovač z obrázku 3, odpovídající dvoustranná dvouportová síť je zobrazena na obrázku 4 na základě h-parametry.[4] Provedení analýzy pro tento obvod, zisk proudu se zpětnou vazbou Afb je zjištěno, že je
To znamená ideální proudový zisk Ai je snížen nejen faktory zatížení, ale díky bilaterální povaze dvouportového o další faktor[5] (1 + β (R.L / R.S ) Anačten ), což je typické pro zesilovač negativní zpětné vazby obvodů. Faktor β (R.L / R.S ) je aktuální zpětná vazba poskytovaná zdrojem zpětné vazby napěťového zisku β V / V. Například pro ideální zdroj proudu s RS = ∞ Ω, napěťová zpětná vazba nemá žádný vliv, a pro RL = 0 Ω, je nulové napětí zátěže, opět deaktivace zpětné vazby.
Odkazy a poznámky
- ^ Nilsson, James; Riedel, Susan (2015). Elektrické obvody. Edinburgh Gate, Anglie: Pearson Education Limited. p. 85. ISBN 978-1-292-06054-5.
- ^ "Aktuální oddělovací obvody | Oddělovací obvody a Kirchhoffovy zákony | Učebnice elektroniky". Citováno 2018-01-10.
- ^ Alexander, Charles; Sadiku, Matthew (2007). Základy elektrických obvodů. New York, NY: McGraw-Hill. p.392. ISBN 978-0-07-128441-7.
- ^ The h-parametr dva porty je jediný dva porty ze čtyř standardních možností, které mají na straně výstupu proudově řízený zdroj proudu.
- ^ Často se nazývá faktor zlepšení nebo faktor citlivosti.