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
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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。
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