微分电路—顾名思义—可以对信号进行微分操即:使输出电压与输入电压的时间变化率成比例的电路。
微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中。最简单的微分电路由电容器c和电阻器r组成。在我们的课本中会经常用微分电路可以将方波变为三角波(不太严谨,但是比较)。利用我们的数学知识(微分的特性),可以进行更加深入的认识:微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,输出波形只反映输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与r*c有关(即电路的时间常数),r*c越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的r*c必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的rc耦合电路了,一般r*c少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。
微分电路的作用
微分电路的作用是突出信号中的突变量(信号中的突变量对应的是高频信号),当突变信号到来时提醒。在自控原理中用来加快响应。
微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中,以获取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息,例如提取时基标准信号等。
微分电路是电子线路中最常见的电路之一,弄清它的原理对我们看懂电路图、理解微分电路的作用很有帮助,这里我们将对微分电路做一个简单介绍。图1给出了一个标准的微分电路形式。为表达方便,这里我们使输入为频率为50hz的方波,经过微分电路后,输出为变化很陡峭的曲线。图是用示波器显示的输入和输出的波形。
当第一个方波电压加在微分电路的两端(输入端)时,电容c上的电压开始因充电而增加。而流过电容c的电流则随着充电电压的上升而下降。电流经过微分电路(r、c)的规律可用下面的公式来表达
i-充电电流(a);
v-输入信号电压(v);
r-电路电阻值(欧姆);
c-电路电容值(f);
e-自然对数常数(2.71828);
t-信号电压作用时间(秒);
cr-r、c常数(r*c)
由此我们可以看出输出部分即电阻上的电压为i*r,结合上面的计算,我们可以得出输出电压曲线计算公式为(其曲线见下图):
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