微分運算電路的分析與測試

余輝晴

（寧波工程學院，浙江 寧波 315211）

微分運算電路以集成運算放大器為核心元件，輸入電壓經電容加至運算放大器的反相輸入端，R1為反饋電阻，引入電壓并聯負反饋，R2為平衡電阻。

一、微分運算電路分析

如圖1 所示，為微分運算電路。根據理想運放的虛短和虛斷特性，可得uc=ui。電容器上的電流與電壓的關系為。反饋電阻與電容上的電流相同，if=ic，因此可得輸出電壓與輸入電壓之間的關系為，是微分關系。

（一）微分電路對三角波信號的變換作用

令輸入信號ui=kt+b，則輸出信號，微分電路能將三角波信號變換為矩形波信號，如圖2 所示，為三角波信號變換的輸入輸出波形圖。

（二）微分電路對正弦波信號的變換作用

（三）微分電路的改進

根據傅里葉級數，任何信號都可以分解成各種不同頻率的正弦信號，而微分電路的輸出電壓為，頻率越高，輸出電壓越大，如果輸入信號含有高頻噪聲，則輸出噪聲也會很大，因此微分電路抗高頻干擾能力較差，所以很少直接使用，需要微分運算時，可以在輸入回路中串入一個較小的電阻，來限制干擾，加強反饋，使電路穩定。

二、微分運算電路測試

啟動multisim，創建如圖1 所示電路，啟動仿真開關，取頻率為、峰峰值為的三角波作為輸入信號，輸出端接示波器，可觀察到方波波形。

通過以上分析可以看出，輸出電壓與輸入成微分關系，微分電路能將三角波信號變換成方波信號。