Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Простая линейная цепь
Simple linear circuit
В электронике делитель тока — это простая линейная цепь, которая формирует выходной ток (IX), являющийся долей входного тока (IT). Разделение тока относится к распределению тока между ветвями делителя. Токи в различных ветвях такой цепи всегда распределяются таким образом, чтобы минимизировать общую затраченную энергию. Формула, описывающая делитель тока, по форме аналогична формуле делителя напряжения. Однако соотношение, описывающее разделение тока, помещает импеданс рассматриваемых ветвей в знаменатель, в отличие от деления напряжения, где рассматриваемый импеданс находится в числителе. Это объясняется тем, что в делителях тока минимизируется общая затраченная энергия, в результате чего токи проходят по путям наименьшего сопротивления, что обуславливает обратную зависимость от импеданса. В отличие от этого, делитель напряжения используется для соблюдения закона напряжения Кирхгофа (KVL). Сумма напряжений в замкнутом контуре должна быть равна нулю, поэтому падения напряжения должны распределяться пропорционально импедансу. В частности, если два или более импеданса соединены параллельно, входящий в эту комбинацию ток будет разделен между ними обратно пропорционально их импедансам (в соответствии с законом Ома). Следовательно, если импедансы имеют одинаковое значение, ток распределяется равномерно.
In electronics, a current divider is a simple linear circuit that produces an output current (IX) that is a fraction of its input current (IT). Current division refers to the splitting of current between the branches of the divider. The currents in the various branches of such a circuit will always divide in such a way as to minimize the total energy expended. The formula describing a current divider is similar in form to that for the voltage divider. However, the ratio describing current division places the impedance of the considered branches in the denominator, unlike voltage division, where the considered impedance is in the numerator. This is because in current dividers, total energy expended is minimized, resulting in currents that go through paths of least impedance, hence the inverse relationship with impedance. Comparatively, voltage divider is used to satisfy Kirchhoff's voltage law (KVL). The voltage around a loop must sum up to zero, so the voltage drops must be divided evenly in a direct relationship with the impedance. To be specific, if two or more impedances are in parallel, the current that enters the combination will be split between them in inverse proportion to their impedances (according to Ohm's law). It also follows that if the impedances have the same value, the current is split equally.
Пример: комбинация RC
На рисунке 2 показан простой делитель тока, состоящий из конденсатора и резистора. Используя формулу ниже, ток в резисторе равен
Figure 2 shows a simple current divider made up of a capacitor and a resistor. Using the formula below, the current in the resistor is
где ZC = 1/(jωC) – импеданс конденсатора, а j – мнимая единица. Произведение τ = CR известно как постоянная времени цепи, а частота, при которой ωCR = 1, называется частотой среза цепи. Поскольку импеданс конденсатора равен нулю на высоких частотах и бесконечности на низких частотах, ток в резисторе остается равным своему постоянному значению IT для частот до частоты среза, после чего он уменьшается до нуля на более высоких частотах, поскольку конденсатор эффективно закорачивает резистор. Другими словами, делитель тока является фильтром нижних частот для тока в резисторе.
where ZC = 1/(jωC) is the impedance of the capacitor, and j is the imaginary unit. The product τ = CR is known as the time constant of the circuit, and the frequency for which ωCR = 1 is called the corner frequency of the circuit. Because the capacitor has zero impedance at high frequencies and infinite impedance at low frequencies, the current in the resistor remains at its DC value IT for frequencies up to the corner frequency, whereupon it drops toward zero for higher frequencies as the capacitor effectively short circuits the resistor. In other words, the current divider is a low pass filter for current in the resistor.
Односторонние и двусторонние усилители
Рисунок 3 и сопутствующее обсуждение относятся к одностороннему усилителю. В более общем случае, когда усилитель представлен двухполюсной сетью, входное сопротивление усилителя зависит от его нагрузки, а выходное сопротивление – от импеданса источника. Коэффициенты влияния нагрузки в этих случаях должны учитывать реальные импедансы усилителя, включая эти двусторонние эффекты. Например, рассматривая односторонний усилитель тока на рисунке 3, соответствующая двусторонняя двухполюсная сеть, основанная на h-параметрах, показана на рисунке 4. При проведении анализа этой схемы обнаруживается, что усиление по току с обратной связью Afb равно
Figure 3 and the associated discussion refers to a unilateral amplifier. In a more general case where the amplifier is represented by a two port network, the input resistance of the amplifier depends on its load, and the output resistance on the source impedance. The loading factors in these cases must employ the true amplifier impedances including these bilateral effects. For example, taking the unilateral current amplifier of Figure 3, the corresponding bilateral two port network is shown in Figure 4 based upon h parameters. Carrying out the analysis for this circuit, the current gain with feedback Afb is found to be
То есть, идеальное усиление по току Ai уменьшается не только из-за коэффициентов влияния нагрузки, но и из-за двусторонней природы двухполюсной сети дополнительным фактором (1 + β(RL/RS)Aloaded), что характерно для схем усилителей с отрицательной обратной связью. Фактор β(RL/RS) представляет собой токовую обратную связь, обеспечиваемую источником обратной связи по напряжению с коэффициентом усиления по напряжению β V/V. Например, для идеального источника тока с RS = ∞ Ом обратная связь по напряжению не оказывает влияния, а при RL = 0 Ом напряжение на нагрузке равно нулю, что также отключает обратную связь.
That is, the ideal current gain Ai is reduced not only by the loading factors, but due to the bilateral nature of the two port by an additional factor (1 + β(RL/RS) Aloaded), which is typical for negative feedback amplifier circuits. The factor β(RL/RS) is the current feedback provided by the voltage feedback source of voltage gain β V/V. For instance, for an ideal current source with RS = ∞ Ω, the voltage feedback has no influence, and for RL = 0 Ω, there is zero load voltage, again disabling the feedback.