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模拟技术相关技术文章微分放大器是什么

微分放大器,顾名思义,就是在运算电路中执行微分运算的电路。英锐恩单片机开发工程师表示,与反向放大器类似,我们调换一下电容器和电阻器的位置,既将电抗X C连接到反相放大器的输入端子,而电阻器Rf像往常一样在运算放大器上形成负反馈元件。如下图:

微分放大器是什么

该运算放大器电路执行微分的数学运算,即“产生的输出电压与输入电压相对于时间的变化率成正比”。换句话说,输入电压信号的变化越快或越大,输入电流越大,响应时输出电压的变化就越大,形状越像“尖峰”。

与积分器电路一样,将一个电阻器和一个电容器构成一个跨运算放大器的RC网络,而电容器的电抗(Xc)在运算放大器微分器的性能中起着重要作用。

运算放大器微分电路介绍

差分器的输入信号被施加到电容器。电容器阻止任何直流成分,因此没有电流流向放大器的求和点X,导致输出电压为零。该电容器仅允许交流型输入电压的变化通过,其频率取决于输入信号的变化率。

在低频下,电容器的电抗为“高”,从而导致低增益(Rf/ Xc)和运算放大器的低输出电压。在较高的频率下,电容器的电抗要低得多,从而导致差分放大器的增益更高,输出电压更高。

然而,在高频下,运算放大器的微分电路变得不稳定,并且将开始振荡。这主要归因于一阶效应,它决定了运算放大器电路的频率响应,从而引起二阶响应,在高频下,二阶响应给出的输出电压远高于预期。为避免这种情况,需要通过在反馈电阻Rf两端增加一个额外的小电容来降低电路的高频增益。

由于运算放大器在其反相输入端的节点电压为零,因此流过电容器的电流I将给出为:

opamp-opamp36.gif

电容器上的电荷等于电容乘以电容器两端的电压: