Żyrator

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Żyrator jest układem elektronicznym umożliwiającym "odwracanie" impedancji. Innymi słowy układ zbudowany na elementach pojemnościowych będzie przejawiał właściwości indukcyjne (nie będzie to indukcyjność w sensie fizycznym, ale indukcyjność z punktu widzenia teorii obwodów). Idea żyratora została opracowana około 1948 w laboratoriach firmy Philips. Stosuje się go głównie w układach filtrów aktywnych.

Żyrator idealny jest czwórnikiem opisanym stałą żyracji większą od zera.

Wady i zalety[edytuj | edytuj kod]

Żyrator symulujący indukcyjność

Żyrator jest stosowany do symulowania elementów indukcyjnych w niewielkich wymiarowo układach elektronicznych, np. w układach scalonych. Ponieważ rzeczywista cewka ma zazwyczaj spore wymiary, zwłaszcza jeżeli wykazuje dużą indukcyjność, stosowanie jej w układach o dużej miniaturyzacji jest praktycznie niemożliwe. Do istotnych wad cewek zalicza się także wytwarzane przez nie pole magnetyczne, które indukuje w otaczających ją przewodach (ścieżkach drukowanych) niepożądane prądy, zwiększając szumy w układzie oraz tworząc nieplanowane sprzężenia. Poza tym, rzeczywisty kondensator jest znacznie bardziej zbliżony do idealnej pojemności niż rzeczywista cewka do idealnej indukcyjności (niepomijalna rezystancja i występowanie zjawiska nasycenia). Tak więc układ symulujący indukcyjność za pomocą pojemności może osiągnąć znacznie lepsze właściwości niż rzeczywisty element indukcyjny. Przy produkcji masowej ważnym atutem takiego układu jest niska - w porównaniu do cewek - cena elementów składowych. Wadą żyratora jest ograniczenie mocy przenoszonych przez układ - w przypadku układów wysokonapięciowych lub układów mocy zastosowanie przestaje mieć sens. Oprócz tego żyrator - jako element aktywny - w przeciwieństwie do cewki wymaga zewnętrznego zasilania. Zwykle jednak pochłaniana moc jest niewielka.

Zasada działania[edytuj | edytuj kod]

Układ odwraca działanie kondensatora. Wynikiem działania jest impedancja wejściowa w postaci

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

Jest to forma charakterystyczna dla idealnej cewki L z szeregową rezystancją RL. Wartości obliczamy na podstawie wzoru:

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

Jeżeli R jest znacznie większe niż RL równanie możemy uprościć do postaci:

Z_\mathrm{in} = R_\mathrm{L} + j \omega R_\mathrm{L} R C \,\!

Dobierając odpowiednio wartości elementów RL, R i C można osiągnąć żądaną wartość indukcyjności, oraz dobroci obwodu.