En electrónica , un divisor de corriente es un circuito lineal simple que produce una corriente de salida ( I X ) que es una fracción de su corriente de entrada ( I T ). La división de corriente se refiere a la división de la corriente entre las ramas del divisor. Las corrientes en las distintas ramas de un circuito de este tipo siempre se dividirán de tal manera que se minimice la energía total gastada.
La fórmula que describe un divisor de corriente es similar en forma a la del divisor de voltaje . Sin embargo, la relación que describe la división de corriente coloca la impedancia de las ramas consideradas en el denominador , a diferencia de la división de voltaje, donde la impedancia considerada está en el numerador. Esto se debe a que en los divisores de corriente, la energía total gastada se minimiza, lo que da como resultado corrientes que pasan por caminos de menor impedancia, de ahí la relación inversa con la impedancia. Comparativamente, el divisor de voltaje se utiliza para satisfacer la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL). El voltaje alrededor de un bucle debe sumar cero, por lo que las caídas de voltaje deben dividirse uniformemente en una relación directa con la impedancia.
En concreto, si dos o más impedancias están en paralelo, la corriente que entra en la combinación se repartirá entre ellas en proporción inversa a sus impedancias (según la ley de Ohm ). De ello se deduce también que si las impedancias tienen el mismo valor, la corriente se reparte equitativamente.
Una fórmula general para la corriente I X en una resistencia R X que está en paralelo con una combinación de otras resistencias de resistencia total R T (ver Figura 1) es [1]
donde I T es la corriente total que entra a la red combinada de R X en paralelo con R T . Nótese que cuando R T está compuesto por una combinación paralela de resistencias, digamos R 1 , R 2 , ... etc., entonces se debe sumar el recíproco de cada resistencia para encontrar el recíproco de la resistencia total R T :
Aunque el divisor resistivo es el más común, el divisor de corriente puede estar formado por impedancias dependientes de la frecuencia . En el caso general:
y la corriente I X está dada por [2]
donde Z T se refiere a la impedancia equivalente de todo el circuito. [3]
En lugar de utilizar impedancias , la regla del divisor de corriente se puede aplicar al igual que la regla del divisor de voltaje si se utiliza la admitancia (la inversa de la impedancia):
Tenga en cuenta que Y T es una suma simple, no la suma de las inversas invertidas (como se haría para una red resistiva paralela estándar). Para la Figura 1, la corriente I X sería
La figura 2 muestra un divisor de corriente simple formado por un condensador y una resistencia. Utilizando la fórmula siguiente, la corriente en la resistencia es
donde Z C = 1/( jωC ) es la impedancia del capacitor, y j es la unidad imaginaria .
El producto τ = CR se conoce como la constante de tiempo del circuito, y la frecuencia para la cual ωCR = 1 se denomina frecuencia de esquina del circuito. Debido a que el capacitor tiene impedancia cero a frecuencias altas e impedancia infinita a frecuencias bajas, la corriente en el resistor permanece en su valor de CC It para frecuencias hasta la frecuencia de esquina, después de lo cual cae hacia cero para frecuencias más altas a medida que el capacitor efectivamente cortocircuita el resistor. En otras palabras, el divisor de corriente es un filtro de paso bajo para la corriente en el resistor.
La ganancia de un amplificador depende generalmente de sus terminaciones de fuente y carga. Los amplificadores de corriente y los amplificadores de transconductancia se caracterizan por una condición de salida de cortocircuito, y los amplificadores de corriente y los amplificadores de transresistencia se caracterizan por el uso de fuentes de corriente ideales de impedancia infinita. Cuando un amplificador termina con una terminación finita, distinta de cero, y/o es accionado por una fuente no ideal, la ganancia efectiva se reduce debido al efecto de carga en la salida y/o la entrada, lo que se puede entender en términos de división de corriente.
La figura 3 muestra un ejemplo de amplificador de corriente. El amplificador (recuadro gris) tiene una resistencia de entrada R in , una resistencia de salida R out y una ganancia de corriente ideal A i . Con un controlador de corriente ideal (resistencia Norton infinita), toda la corriente de fuente i S se convierte en corriente de entrada al amplificador. Sin embargo, para un controlador Norton se forma un divisor de corriente en la entrada que reduce la corriente de entrada a
que claramente es menor que i S . Asimismo, para un cortocircuito en la salida, el amplificador entrega una corriente de salida i out = A in i i al cortocircuito. Sin embargo, cuando la carga es una resistencia distinta de cero R L , la corriente entregada a la carga se reduce por división de corriente al valor
Combinando estos resultados, la ganancia de corriente ideal A i obtenida con un controlador ideal y una carga de cortocircuito se reduce a la ganancia cargada A cargada :
Las relaciones de resistencias en la expresión anterior se denominan factores de carga . Para obtener más información sobre la carga en otros tipos de amplificadores, consulte División de tensión § Efecto de carga .
La Figura 3 y la discusión asociada se refieren a un amplificador unilateral . En un caso más general donde el amplificador está representado por una red de dos puertos , la resistencia de entrada del amplificador depende de su carga y la resistencia de salida de la impedancia de la fuente. Los factores de carga en estos casos deben emplear las impedancias reales del amplificador, incluidos estos efectos bilaterales. Por ejemplo, tomando el amplificador de corriente unilateral de la Figura 3, la red de dos puertos bilateral correspondiente se muestra en la Figura 4 en función de los parámetros h . [4] Al realizar el análisis para este circuito, se encuentra que la ganancia de corriente con retroalimentación A fb es
Es decir, la ganancia de corriente ideal A i se reduce no solo por los factores de carga, sino debido a la naturaleza bilateral de los dos puertos por un factor adicional [5] (1 + β( R L / R S ) A cargado ) , que es típico para circuitos amplificadores de retroalimentación negativa . El factor β( R L / R S ) es la retroalimentación de corriente proporcionada por la fuente de retroalimentación de voltaje de ganancia de voltaje β V/V. Por ejemplo, para una fuente de corriente ideal con R S = ∞ Ω, la retroalimentación de voltaje no tiene influencia, y para R L = 0 Ω, hay voltaje de carga cero, deshabilitando nuevamente la retroalimentación.
