Гиратор (электрическая цепь)

Гиратор (англ. gyrator, от греч. γύρος — круг) — 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

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 L + j ω L {displaystyle Z=R_{mathrm {L} }+jomega L}

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

Z i n = ( R L + j ω R L R C ) ‖ ( R + 1 j ω C ) {displaystyle Z_{mathrm {in} }=left(R_{mathrm {L} }+jomega R_{mathrm {L} }RC
ight)|left(R+{1 over {jomega C}}
ight)}

В формуле символы || означают параллельное электрическое соединение.

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

Z i n = R L + j ω R L R C {displaystyle Z_{mathrm {in} }=R_{mathrm {L} }+jomega R_{mathrm {L} }RC}

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