
電子工学において、電流分圧器とは、入力電流( I<sub> T</sub> )の一定割合の出力電流(I <sub>X </sub>)を生成する単純な線形回路です。電流分圧とは、分圧器の各分岐間で電流を分割することを指します。このような回路の各分岐における電流は、常に総エネルギー消費量が最小となるように分割されます。
電流分圧器を表す式は、電圧分圧器を表す式と形式が似ています。ただし、電流分圧器を表す比率では、考慮する分岐のインピーダンスが分母に配置されます。これは、電圧分圧器では考慮するインピーダンスが分子にあるのとは対照的です。これは、電流分圧器では消費される総エネルギーが最小化され、電流が最小インピーダンスの経路を通るため、インピーダンスと反比例の関係になるからです。これに対し、電圧分圧器はキルヒホッフの電圧法則(KVL)を満たすために使用されます。ループの電圧の合計はゼロになる必要があるため、電圧降下はインピーダンスと正比例の関係で均等に分割されなければなりません。
具体的に言うと、2つ以上のインピーダンスが並列接続されている場合、その組み合わせに流入する電流は、それぞれのインピーダンスに反比例して分配されます(オームの法則による)。また、インピーダンスの値が同じであれば、電流は均等に分配されます。
抵抗器R Xに、合計抵抗R Tの複数の抵抗器が並列に接続されている場合の電流I Xの一般式は次のとおりです (図 1 を参照) [ 1 ]
ここで、I TはR XとR Tの並列回路に流入する全電流です。R T がR 1、R 2、 ... などの抵抗の並列接続で構成されている場合、全抵抗R Tの逆数を求めるには、各抵抗の逆数を加算する必要があることに注意してください。
抵抗分圧器が最も一般的ですが、電流分圧器は周波数依存インピーダンスで構成される場合もあります。一般的には次のようになります。
ここで、Z T は回路全体の等価インピーダンスを表します。[ 3 ]
インピーダンスの代わりに、アドミタンス(インピーダンスの逆数)を使用すれば、電圧分圧の法則と同様に電流分圧の法則を適用できます。
Y Tは単純な加算であり、逆数の和ではないことに注意してください(標準的な並列抵抗ネットワークの場合のように)。図 1 の場合、電流I X は次のようになります。
図2は、コンデンサと抵抗器で構成された単純な電流分圧回路を示しています。以下の式を用いると、抵抗器を流れる電流は次のようになります。
ここで、Z C = 1/( jωC ) はコンデンサのインピーダンスであり、jは虚数単位です。
τ = CRという積は回路の時定数と呼ばれ、 ωCR = 1となる周波数は回路のコーナー周波数と呼ばれます。コンデンサは高周波ではインピーダンスがゼロ、低周波ではインピーダンスが無限大となるため、抵抗器を流れる電流はコーナー周波数までの周波数では直流値I Tのままですが、それ以上の周波数ではコンデンサが抵抗器を実質的に短絡させるため、電流はゼロに向かって減少します。言い換えれば、この電流分圧器は抵抗器を流れる電流に対するローパスフィルタとして機能します。

増幅器の利得は一般的に、その電源と負荷の終端状態に依存します。電流増幅器とトランスコンダクタンス増幅器は短絡出力状態を特徴とし、電流増幅器とトランスレジスタンス増幅器は理想的な無限インピーダンス電流源を用いて特徴づけられます。増幅器が有限の非ゼロ終端で終端されている場合、および/または非理想的な電源で駆動されている場合、出力および/または入力における負荷効果により実効利得が低下します。これは電流分割の観点から理解できます。
図3は電流増幅器の例を示しています。増幅器(灰色のボックス)は入力抵抗R in、出力抵抗R out、理想的な電流利得A iを持っています。理想的な電流ドライバ(無限のノートン抵抗)では、ソース電流i Sのすべてが増幅器への入力電流になります。しかし、ノートンドライバでは、入力に電流分圧器が形成され、入力電流が減少するため、
これは明らかにi Sより小さい。同様に、出力が短絡している場合、アンプは短絡にi out = A in i iの出力電流を供給する。しかし、負荷がゼロでない抵抗R Lの場合、負荷に供給される電流は電流分割によって値に減少する。
これらの結果を組み合わせると、理想的なドライバと短絡負荷で実現される理想的な電流利得A i は、負荷利得A loadedに減少します。
上記の式における抵抗比は負荷係数と呼ばれます。他のタイプの増幅器における負荷の詳細については、「電圧分割§ 負荷効果」を参照してください。
図3および関連する説明は、片側増幅器に関するものです。増幅器が2ポートネットワークで表されるより一般的な場合、増幅器の入力抵抗は負荷に依存し、出力抵抗はソースインピーダンスに依存します。これらの場合の負荷係数は、これらの双方向効果を含む真の増幅器インピーダンスを使用する必要があります。たとえば、図 3の片側電流増幅器を考えると、対応する双方向2ポートネットワークはhパラメータ に基づいて図4に示されています。[ 4 ]この回路の解析を実行すると、フィードバックA fbによる電流利得は次のようになります。
つまり、理想的な電流利得A iは、負荷係数だけでなく、2 ポートの双方向性により、負帰還増幅回路に典型的な追加の係数[ 5 ] (1 + β( R L / R S ) A loaded )によって減少します。係数 β( R L / R S ) は、電圧利得 β V/V の電圧帰還源によって提供される電流帰還です。たとえば、R S = ∞ Ω の理想的な電流源の場合、電圧帰還は影響を与えず、R L = 0 Ω の場合、負荷電圧はゼロになり、やはり帰還は無効になります。