一、微分器:输出电压与输入电压波形变化率成正比。
电路图:
电容C两端的电压是
所以
如果选取足够小的R和C,以至于
则
关于V的方程就是
此方程就是微分器的数学表达式;
另一种理解,R足够小,可以理解为V=GND,那么微分电路可以看成是电容C的充电电路。
I=Q/t=CU/t=Cdu/dt;可以推导出V=RCdVi/dt;
二、微分运算电路
微分运算电路 反相输入
由虚短可知 V+=V-=0;
所以
则
三、方波激励微分电路的输入和输出关系
产生尖脉冲信号
通过multisim仿真
仿真结果:
不用运放也可以仿真
在生成脉冲信号的时候要计算输入的信号周期和脉冲宽度,默认10:1是最低要求
比如输入t=10ms(f=100Hz),脉冲宽度要求小于1ms(τ=RC小于1ms);
如果τ大于1ms,取值5ms
τ取值10ms
τ取值100ms,输出波形变成输入波形跟随。
保证τ=1ms,C去值100nf,电阻取值10kΩ ,仿真结果相似
保证τ=1ms,C取值100pf,电容取值10MΩ,仿真结果类似
保证τ=1us不变,Vin输入频率取值100kHz,对应周期T=10us,仿真类似
更换LM324D
单电源供电,输出脉冲只有正脉冲
四、不需要的容性耦合案例
1、 方波容性耦合进信号电路:
图中的正弦波是一个有用信号,方波通过电容耦合进信号造成毛刺,说明信号通路上缺少电阻负载。或者减小信号通路的源电阻;
2、示波器探头断开:
这种情况是一个方波输入,但是在电路中某点断开,通常是示波器探头断开,在中断处很小的电容C与示波器的输入电阻结合,构成微分电路 。