Strujni razdelnik

Slika 1: Šema električnog kola ilustruju trenutnu podelu. Notacija R_T. se odnosi na ukupnu otpornost kola desno od otpornika R_X.

U elektronici, strujni razdelnik je jednostavno linearno kolo koje proizvodi izlaz električne struje (I_X) da je deo njene ulazne struje (I_T). Trenutna podela se odnosi na cepanja struja između ogranaka delitelja. Struje u različitim granama takvog kola će uvek podeliti na takav način da se minimalna ukupna energija utroši.

Formula koja opisuje trenutnog delitelja je slična u formi da je za naponskog razdelnika. Međutim, odnos opisuje trenutnu podelu stavlja impedansu nerazmotrene grane u brojilac, za razliku od napona podele gde je impedansa u brojiocu. To je zato što u strujnom razdelniku, ukupna energija utrošena je minimizirana, što dovodi u strujama koje idu kroz staze najmanjom impedansom, zato recipročnom odnosu sa impedansom. S druge strane, strujni razdelnik se koristi da zadovolji Kirhofov zakon. Napon oko petlje mora sumirati na nulu, tako da kape napona moraju biti ravnomerno podeljen u direktnoj vezi sa impedansom.

Da budemo precizni, ukoliko su dva ili više impedansa paralelna, struja koja ulazi u kombinaciju će biti podeljena između njih u obrnutoj srazmeri sa njihovim impedansama (prema Omovom zakonu). Takođe sledi da ako impedanse imaju istu vrednost onda je struja jednako podeljena.

Strujni razdelnik

Opšta formula za tekuću I_X u otporniku R_X da je paralelno sa kombinacijom ostalih otpornika od ukupnog otpora R_T je (vidi sliku 1):

$I_{X}={\frac {R_{T}}{(R_{X}+R_{T})}}I_{T}\$

Gde je I_T ukupna struja ulazi u kombinaciju mreže R_X paralelno sa R_T. Obratite pažnju da kada R_T se sastoji od paralelne kombinacije otpornika, kažu R₁, R₂, ... Itd, onda recipročno svakog otpornika mora se dodati da pronađe ukupan otpor R_T:

${\frac {1}{R_{T}}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}+...\ .$

Opšti slučaj

Iako rezistivni Razdelnik je najčešći, struja Razdelnik može biti napravljen od frekventnog zavisnog impedansa a. U opštem slučaju struja ja I_X se dobija:

$I_{X}={\frac {Z_{T}}{Z_{X}+Z_{T}}}I_{T}\ ,$

Korišćenje prijema

Umesto da koristite impedancu , strujnog razdelnika, pravilo se može primeniti baš kao strujni razdelnik pravila ako prijem (inverzna od impedanse) se koristi.

$I_{X}={\frac {Y_{X}}{Y_{Total}}}I_{T}$

Vodite računa da se primetiti da Y_Total je jednostavan dodatak, ne zbir inverses znacima (kao što bi uradila za standardne paralelno resistive mreže). Za slici 1, struja ja I_X

$I_{X}={\frac {Y_{X}}{Y_{Total}}}I_{T}={\frac {\frac {1}{R_{X}}}{{\frac {1}{R_{X}}}+{\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}}}I_{T}$

Primer: RC kombinacije

Slika 2: Nisko prolazni RC strujni razdelnik

Slika 2 prikazuje jednostavnog trenutnog delitelja sačinjen od kondenzatora i otpornika. Koristeći formulu iznad, struja u otporniku je data sa:

$I_{R}={\frac {\frac {1}{j\omega C}}{R+{\frac {1}{j\omega C}}}}I_{T}$

$={\frac {1}{1+j\omega CR}}I_{T}\ ,$

Gde Z_C = 1/(jωC) je impedansa kondenzatora i j je imaginarna jedinica.

Proizvod τ = CR je poznat kao vreme konstanta na ploči, i učestalosti za koji ωCR = 1 se zove ugao frekvencija od kola. Pošto kondenzator ima nultu impedansu na visokim frekvencijama i beskonačnu impedansu na niskim frekvencijama, struja u otporniku ostaje na svom DC vrednosti I_T za frekvencije do korner frekvenciji, nakon čega se kapi ka nuli za višim frekvencijama kao kondenzator efikasno kratkog spoja a otpornik. Drugim rečima, sadašnji Razdelnik je Filter prolaza niskih tonova za struja u otpornika.

Učitavanje efekat

Slika 3: struja pojačalo (siva kutija) vođen Norton izvora (i_S, R_S) i sa otpornika opterećenjem R_L. Strujni razdelnik u plavoj kutiji na ulazu (R_S,R_in) smanjuje trenutnu dobit, kao što to čini strujni razdelnik u zelenom polju na izlaz (R_out,R_L)

Dobitak od pojačala uglavnom zavisi od njenih izvornih i opterećenja završetaka. Strujna pojačala i transkonduktivnošću pojačala odlikuju izlaznim stanjem kratkog spoja, a strujna pojačala i transresistance pojačala karakteriše koristeći idealu beskonačnu impedansu trenutnog izvora. Kada pojačalo prestaje konačnom, ne-nula prestanka, i / ili vođen ne-idealnog izvora, efektivna dobit je smanjena zbog utovar efekat na izlazu i / ili ulazu, koji se može shvatiti u smislu sadašnjeg podele.

Slika 3 prikazuje primer strujnog pojačala. Pojačalo (siva kutija) ima ulazni otpor R_in A izlazni otpornik R_out i idealana strujni dobitak A_i. Sa idealna struja vozač (beskonačan otpor Norton) sve izvor struja i_S postaje ulazna struja na pojačalo. Međutim, za Nortonovu teoremu strujni razdelnik se formira na ulazu koji smanjuje unos struju na

$i_{i}={\frac {R_{S}}{R_{S}+R_{in}}}i_{S}\ ,$

što je jasno manja od i_S. Isto tako, za kratkog spoja na izlazu, pojačalo isporučuje izlaznu struju i_o = A_i i_i do kratkog spoja. Međutim, kada je opterećenje od nule otpornik R_L, struja dostavljena opterećenje se smanjuje sadašnja podela na vrednost:

$i_{L}={\frac {R_{out}}{R_{out}+R_{L}}}A_{i}i_{i}\ .$

Kombinujući ove rezultate, idealno struja gain A_i realizovan sa idealnom vozača i opterećenje kratkog spoja se svodi na 'Loaded koristoljublja' A_loaded:

$A_{loaded}={\frac {i_{L}}{i_{S}}}={\frac {R_{S}}{R_{S}+R_{in}}}$ ${\frac {R_{out}}{R_{out}+R_{L}}}A_{i}\ .$

Otpornika pokazatelji u gornjem izrazu se zove faktor učitavanja.

Jednostrani protiv bilateralnih pojačala

Slika 4: Strujna pojačalo kao bilateralna mreža dva porta; povratne preko zavisnog napona izvor dobitka β V/V

Slika 3.a u vezi diskusije se odnosi na jednostrana pojačalom. U opštijem slučaju kada je pojačalo predstavljena sa dva luka, ulazni otpor pojačala zavisi od opterećenja, a izlazna otpornost na izvorne impedanse. Utovar faktori u ovim slučajevima moraju zaposliti prava pojačala impedansi uključujući ovih bilateralnih efekata. Na primer, uzimanje jednostranu trenutnu pojačalo slici 3, odgovarajući bilateralni mreža dva-port je prikazano na slici 4. zasniva na h-parametri. Sprovođenje analize ovog kola, trenutni dobitak sa povratnim A_fb utvrđeno je da je

$A_{fb}={\frac {i_{L}}{i_{S}}}={\frac {A_{loaded}}{1+{\beta }(R_{L}/R_{S})A_{loaded}}}\ .$

To je, idealan strujno pojačanje A_i je smanjen ne samo utovar faktora, ali zbog bilateralnog prirodi dve luke od dodatnih faktora ( 1 + β (R_L / R_S ) A_loaded ), koja je tipična za kola negativnih povratnih pojačala. Faktor β (R_L / R_S ) je trenutna povratna informacija obezbeđuje povratne napon izvor napona dobiti β V/V. Na primer, za idealan strujni izvor saR_S = ∞ Ω, napon povratne nema uticaja, i za R_L = 0 Ω, tu je nula opterećenja napona, ponovo onemogućite povratne informacije.

Vidi još

• pregradni Napon
• Otpornik
• Omov zakon
• Theveninova teorema
• Regulacija napona

Spoljašnje veze

• University of Texas: Notes on electronic circuit theory