微分电路基本概念和电路图解析

　  微分电路定义

　　输出电压与输入电压的变化率成正比的电路叫微分电路。简单的RC微分电路就是输入串一个电容后面再并一个电阻。在放大电路中，把一个标准负反馈放大器的输入电阻换成电容，就是标准的微分放大电路。把微分电路中电阻、电容换个位置就是积分电路。积分电路的定义是：输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路。

　　1. 基本微分电路

　　图 1

　　图 2

　　图 3

　　微分是积分的逆运算，将基本积分电路中的电阻和电容元件位置互换，便得到图1所示的微分电路。

　　在这个电路中，同样存在虚地和虚断，因此可得

　　《？XML:NAMESPACE PREFIX = V /》《？XML:NAMESPACE PREFIX = O /》

　　上式表明，输出电压vO与输入电压的微分 成正比。

　　当输入电压vS为阶跃信号时，考虑到信号源总存在内阻，在t=0时，输出电压仍为一个有限值，随着电容器C的充电。输出电压vO将逐渐地衰减，最后趋近于零，如图2所示。

　　2. 改进型微分电路

　　当输入电压为正弦信号vS=sinwt时，则输出电压vO=–RCwcoswt。此时vO的输出幅度将随频率的增加而线性地增加。说明微分电路对高频噪声特别敏感，故它的抗干扰能力差。另外，对反馈信号具有滞后作用的RC环节，与集成运放内部电路的滞后作用叠加在一起，可能引起自激振荡。再者vS突变时，输入电流会较大，输入电流与反馈电阻的乘积可能超过集成运放的最大输出电压，有可能使电路不能正常工作。一种改进型的微分电路如图3所示。其中R1起限流作用，R2和C2并联起相位补偿作用。该电路是近似的微分电路。