Гиратор (электрическая цепь)

Гиратор — электрическая цепь, которая осуществляет преобразование импеданса. Другими словами, эта схема заставляет ёмкостные цепи проявлять индуктивные свойства, полосовой фильтр будет вести себя как режекторный фильтр и т. п.

История

Идея гиратора была предложена в 1948 году Бернардом Теллегеном (Bernard D. H. Tellegen).

Гиратор как аналог индуктивности

Гиратор как аналог индуктивности

Основное применение гираторов заключается в создании участков цепи, имитирующих индуктивность. Поскольку катушки индуктивности далеко не всегда могут применяться в электрических цепях (например в микросхемах), использование гираторов позволит обходиться без катушек. Для этого используется цепь, состоящая из конденсатора, операционного усилителя или транзисторов и резисторов.

Принцип работы

Назначение гиратора — поменять знак комплексного сопротивления цепи, а на приведённой схеме — инвертировать действие конденсатора. Желаемый импеданс цепи, который мы хотим получить, можно описать как

$Z=R_{\mathrm {L} }+j\omega L\,\!$

То есть это последовательно соединённые индуктивность L и сопротивление R_L. Из схемы видно, что импеданс имитированной индуктивности соединён параллельно с импедансом C и R

$Z_{\mathrm {in} }=\left(R_{\mathrm {L} }+j\omega R_{\mathrm {L} }RC\right)\|\left(R+{1 \over {j\omega C}}\right)$

В формуле символы || означают параллельное электрическое соединение.

В случае, когда R много больше чем R_L, то это выражение принимает вид

$Z_{\mathrm {in} }=R_{\mathrm {L} }+j\omega R_{\mathrm {L} }RC\,\!$

Таким образом мы получаем последовательно соединённые сопротивление $~R_{\mathrm {L} }$ и индуктивность $~L_{\ }=R_{\mathrm {L} }RC\,\!$. Основное отличие от истинной индуктивности здесь проявляется в том, что присутствует параллельное $~RC$, и в том, что $~R_{\mathrm {L} }$ обычно значительно больше, чем в реальных катушках.

Литература

• B. D. H. Tellegen. The gyrator, a new electric network element (англ.) // Philips Res. Rep.. — 1948. — Vol. 3. — P. 81–101.
• K. M. Adams, E. F. A. Deprettere and J. O. Voorman. The gyrator in electronic systems // Advances in Electronics and Electron Physics / Ladislaus Marton. — Academic Press, Inc., 1975. — Т. 37. — P. 79–180.
• Искусство схемотехники, издание 4-е, т. I, с. 281-282