微分電路基本概念和電路圖解析

微分電路定義

輸出電壓與輸入電壓的變化率成正比的電路叫微分電路。簡單的RC微分電路就是輸入串一個電容後面再並一個電阻。在放大電路中，把一個標準負反饋放大器的輸入電阻換成電容，就是標準的微分放大電路。把微分電路中電阻、電容換個位置就是積分電路。積分電路的定義是：輸出電壓與輸入電壓的時間積分成正比的電路。

1. 基本微分電路

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圖 1

　　圖 2

圖 3

微分是積分的逆運算，將基本積分電路中的電阻和電容元件位置互換，便得到圖1所示的微分電路。

在這個電路中，同樣存在虛地和虛斷，因此可得

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　　上式表明，輸出電壓vO與輸入電壓的微分成正比。

當輸入電壓vS為階躍信號時，考慮到信號源總存在內阻，在t=0時，輸出電壓仍為一個有限值，隨著電容器C的充電。輸出電壓vO將逐漸地衰減，最後趨近於零，如圖2所示。

2. 改進型微分電路

當輸入電壓為正弦信號vS=sinwt時，則輸出電壓vO=–RCwcoswt。此時vO的輸出幅度將隨頻率的增加而線性地增加。說明微分電路對高頻雜訊特別敏感，故它的抗干擾能力差。另外，對反饋信號具有滯後作用的RC環節，與集成運放內部電路的滯後作用疊加在一起，可能引起自激振蕩。再者vS突變時，輸入電流會較大，輸入電流與反饋電阻的乘積可能超過集成運放的最大輸出電壓，有可能使電路不能正常工作。一種改進型的微分電路如圖3所示。其中R1起限流作用，R2和C2並聯起相位補償作用。該電路是近似的微分電路。

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