微分電路—顧名思義—可以對信號進行微分操即:使輸出電壓與輸入電壓的時間變化率成比例的電路。
微分電路主要用于脈沖電路、模擬計算機和測量儀器中。最簡單的微分電路由電容器C和電阻器R組成。在我們的課本中會經常用微分電路可以將方波變為三角波(不太嚴謹,但是比較)。利用我們的數學知識(微分的特性),可以進行更加深入的認識:微分電路可把矩形波轉換為尖脈沖波,輸出波形只反映輸入波形的突變部分,即只有輸入波形發生突變的瞬間才有輸出。而對恒定部分則沒有輸出。輸出的尖脈沖波形的寬度與R*C有關(即電路的時間常數),R*C越小,尖脈沖波形越尖,反之則寬。此電路的R*C必須遠遠少于輸入波形的寬度,否則就失去了波形變換的作用,變為一般的RC耦合電路了,一般R*C少于或等于輸入波形寬度的1/10就可以了。
微分電路的作用
微分電路的作用是突出信號中的突變量(信號中的突變量對應的是高頻信號),當突變信號到來時提醒。在自控原理中用來加快響應。
微分電路可把矩形波轉換為尖脈沖波,主要用于脈沖電路、模擬計算機和測量儀器中,以獲取蘊含在脈沖前沿和后沿中的信息,例如提取時基標準信號等。
微分電路是電子線路中最常見的電路之一,弄清它的原理對我們看懂電路圖、理解微分電路的作用很有幫助,這里我們將對微分電路做一個簡單介紹。圖1給出了一個標準的微分電路形式。為表達方便,這里我們使輸入為頻率為50Hz的方波,經過微分電路后,輸出為變化很陡峭的曲線。圖是用示波器顯示的輸入和輸出的波形。
當第一個方波電壓加在微分電路的兩端(輸入端)時,電容C上的電壓開始因充電而增加。而流過電容C的電流則隨著充電電壓的上升而下降。電流經過微分電路(R、C)的規律可用下面的公式來表達
i-充電電流(A);
v-輸入信號電壓(V); ?
R-電路電阻值(歐姆); ?
C-電路電容值(F);
e-自然對數常數(2.71828); ?
t-信號電壓作用時間(秒); ?
CR-R、C常數(R*C)
由此我們可以看出輸出部分即電阻上的電壓為i*R,結合上面的計算,我們可以得出輸出電壓曲線計算公式為(其曲線見下圖):
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