微分运算电路的分析与测试

余辉晴

（宁波工程学院，浙江 宁波 315211）

微分运算电路以集成运算放大器为核心元件，输入电压经电容加至运算放大器的反相输入端，R1为反馈电阻，引入电压并联负反馈，R2为平衡电阻。

一、微分运算电路分析

如图1 所示，为微分运算电路。根据理想运放的虚短和虚断特性，可得uc=ui。电容器上的电流与电压的关系为。反馈电阻与电容上的电流相同，if=ic，因此可得输出电压与输入电压之间的关系为，是微分关系。

（一）微分电路对三角波信号的变换作用

令输入信号ui=kt+b，则输出信号，微分电路能将三角波信号变换为矩形波信号，如图2 所示，为三角波信号变换的输入输出波形图。

（二）微分电路对正弦波信号的变换作用

（三）微分电路的改进

根据傅里叶级数，任何信号都可以分解成各种不同频率的正弦信号，而微分电路的输出电压为，频率越高，输出电压越大，如果输入信号含有高频噪声，则输出噪声也会很大，因此微分电路抗高频干扰能力较差，所以很少直接使用，需要微分运算时，可以在输入回路中串入一个较小的电阻，来限制干扰，加强反馈，使电路稳定。

二、微分运算电路测试

启动multisim，创建如图1 所示电路，启动仿真开关，取频率为、峰峰值为的三角波作为输入信号，输出端接示波器，可观察到方波波形。

通过以上分析可以看出，输出电压与输入成微分关系，微分电路能将三角波信号变换成方波信号。