Girador

Archiu:Gyrator.png

Girador que simula una inductància

Un girador és un cuadripolo caracterisat per la relació constitutiva:

$\{\begin{array}{c}{i}_1(t)=\gamma v_2(t)\\ i_2(t)=-\gamma v_1(t)\end{array}$

a on $\gamma$ es denomina relació de gir.

El principal us d'un circuit girador és la reversión d'una impedència. En atres paraules, pot fer que un circuit capacitivo es comporte inductivamente, un filtre passa banda es comporte com un filtre rebuja banda i aixina successivament. L'idea va ser concebuda al voltant de 1948 per Bernard Tellegen dels laboratoris d'investigació Philips. S'utilisa principalment en el disseny de filtres electrònics actius.

Simulació d'una inductància

L'us principal d'un girador és simular un element inductivo en un chicotet circuit electrònic o en un circuit integrat. Abans de l'invenció del transistor, se solien usar bobines d'aram de gran inductància en filtres electrònics. Una bobina d'inductància real pot reemplaçar-se per un conjunt més chicotet que conté un condensador, un amplificador operacional o transistors i resistores. Açò és especialment útil en la tecnologia de circuits integrats, o en casos a on es requerix una inductància d'alt valor o fàcilment ajustable. Els condensadores verdaders a sovint es comporten d'una forma molt més semblada als condensadores ideals que els inductores verdaders sobre els inductores ideals. Per lo tant, un inductor sintetisat en un girador i un condensador pot, en algunes aplicacions, ser més semblant a un inductor ideal que qualsevol inductor real. Per lo tant, l'us de condensadores i giradores pot millorar la calitat de les rets de filtre que de lo contrari es construirien utilisant inductores. El factor Q dels inductores sintetisats es pot elegir fàcilment. La relació de gir depén dels valors de les resistències. Per lo tant, és fàcil, si el girador s'utilisa per a la construcció d'un inductor, fer inductores en inductància variable.

Un us típic es dona en els equalisadors d'àudio.

Funcionament del circuit

El circuit funciona invertint l'efecte del condensador. El resultat desijat és un bipolo ohmico-inductivo en la forma.

$Z=(R_L+j\omega L)$

Consistix en una inductància L ideal en una resistència en série $R_L$. En el diagrama, es pot vore que l'impedència de l'inductància equivalent és l'inductància desijada en paralel en l'impedència de C i R.

$Z_{in}=(R_L+j\omega R_{L}RC)||(R+\frac{1}{j\omega C})$

Si R és molt més gran que $R_L$, s'aproxima a

$Z_{in}=(R_L+j\omega R_{L}RC)$

Açò és lo mateix que una resistència $R_L$ en série en una inductància L = $R_{L}RC$. Diferix d'una verdadera inductància pel terme RC en paralel, i perque $R_L$ és gran en comparació a la resistència d'una verdadera inductància. Una verdadera inductància té una chicoteta resistència interna deguda solament a l'aram en el que està feta. Açò llimita el factor de calitat Q, o la selectivitat, dels filtres que es poden fer en una inductància simulada.

Aplicacions

L'aplicació principal d'un girador és reduir el tamany i els costs d'un sistema en reduir la necessitat de inductores voluminosos, pesats i cars. Per eixemple, les característiques d'un filtre de pas baix RLC es poden realisar en condensadores, resistències i amplificadors operacionals, sense utilisar inductores. D'esta manera, es pot obtindre un equalisador gràfic d'alta fidelitat en condensadores, resistències i amplificadors operacionals sense l'us de inductores gràcies a l'invenció del girador.

Algunes implementacions del girador s'utilisen àmpliament en dispositius telefònics que es conecten a la ret telefònica POTS. Açò va permetre que els teléfons es tornaren molt més menuts, ya que el circuit girador transporta la component contínua (CC) de la corrent en el circuit de llínea, permetent que el transformador que transporta la senyal acústica siga molt més chicotet per l'eliminació de la corrent contínua. El circuit de la central telefònica també es va vore influït per l'us de giradores en la targeta de llínea. Els giradores també s'usen àmpliament en alta fidelitat, equalisadors gràfics, equalisadors paramètrics, filtres de pas de banda i eliminació de banda, i en filtres per a detectar el to pilot estéreo en la FM.

Hi ha moltes situacions en les que no és possible usar un girador per a reemplaçar un inductor:

• Sistemes d'alta tensió que utilisen transformadors de tornada (fonts d'alimentació de llànties CCFL, tensió anódica per a pantalles CRT)
• Sistemes d'radiofrecuencia (les inductància solen ser molt chicotetes ací)
• Convertidors de potència (ups, convertidor DC/DC)