CR · 运算放大器
运放微分器
在积分器中只把两个元件的位置互换,原本做累积的电路就变成测变化率的电路。学习把输入电阻换成电容的微分器,如何在输出端给出输入的斜率。
倾斜输入产生平直输出
滑动输入斜坡的斜率。输入斜向上升,输出却是平的,其高度只取决于输入上升得多快。输入越陡,输出越往下。把斜率调到使输出落在目标 −4V 上。
输入斜率 dVin/dtdVin/dt = +1.5 V/s
输出高度与输入斜率
Vout = -1.5 V · slope = +1.5
离 −4 很远
用电容接收输入
积分器用输入电阻造出电流 Vin/R,把它注入反馈电容。微分器把这两个元件的位置互换:输入端放电容,反馈端放电阻。电容只在输入变化时才流过电流。该电流与变化率成正比,i = C·dVin/dt,虚地把它全部送过反馈电阻来确定输出。
输出与变化率成正比
流过反馈电阻的电流是 C·dVin/dt,所以输出是该电流乘以 R,即 Vout = −RC·dVin/dt。因此恒定输入的变化率为0,输出也为0;输入变化越快,输出越大。送入斜率为 m 的斜坡,变化率始终是 m 不变,于是输出在 −RC·m 处平直。负号是从反相放大器继承的性质。
微分就是读斜率
一般地,输出是输入对时间的导数,Vout = −RC·dVin/dt。微分就是每一刻读取输入曲线的斜率。所以送入三角波,输出在上升段与下降段符号翻转,成为方波。从s域看,输入电容的 1/sC 造出表示微分的 s,使增益为 −sRC,积分器则是把 R 与 C 互换的镜像。
观察Vout = −RC dVin/dt
输出是输入的导数。
选择input = ?
输入位置放电容。
填空Vout = ?
输出与变化率成正比。
自己来gain = ?
微分在s域是s。
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输入斜坡越陡,输出坐得越低,落在 −4V 是在输入斜率为 +4 时(RC = 1)。倾斜的输入变成平直的输出,是因为电容流过与输入变化率成正比的电流,而斜坡的斜率始终不变。原本做累积的积分器,把两个元件互换就变成微分器,让电路替你读斜率。
微分器把反相放大器的输入电阻换成电容。电容只在输入变化时流过电流 i = C·dVin/dt,该电流经过反馈电阻,使输出成为输入的导数,Vout = −RC·dVin/dt。斜率为 m 的斜坡输入时输出在 −RC·m 处平直,恒定输入时输出为0。在s域中输入电容的 1/sC 造出微分的 s,增益为 −sRC,把 R 与 C 互换就得到积分器。