Гиратор (электрическая цепь)

Гиратор (англ. gyrator, от греч. γύρος — круг) — электрическая цепь, преобразующая импеданс. Иными словами, эта схема заставляет ёмкостные цепи проявлять индуктивные свойства, — в частности 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 выполненный на ОУ

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

Принцип работы

Назначение гиратора — поменять знак комплексного сопротивления цепи (т. е. импеданса) (на приведённой схеме — инвертировать действие конденсатора). Желаемый импеданс цепи можно описать как

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

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:

$Z_{\text{in}}=(R_{L}+j\omega R_{L}RC)\parallel \left(R+{\frac {1}{j\omega C}}\right),$

где символ $\parallel$ означает параллельное электрическое соединение.

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

$Z_{\text{in}}=R_{L}+j\omega R_{L}RC.$

Таким образом мы получаем последовательно соединённые сопротивление $R_{L}$ и индуктивность $L=R_{L}RC$. Основное отличие от истинной (физической) индуктивности здесь проявляется в том, что присутствует параллельное $RC$, и в том, что $R_{L}$ 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, J. O. Voorman. The gyrator in electronic systems (англ.) // Advances in Electronics and Electron Physics / Ladislaus Marton. — Academic Press, Inc., 1975. — Vol. 37. — P. 79—180.
• Искусство схемотехники, издание 4-е, т. I, с. 281—282.