基本概念
微分器,廣義上指一切能進行微分運算的設備,實際上一般指基本運算電路中的微分運算電路,屬於模擬電路領域的內容。
積體電路
積體電路是把電晶體、必要的元件以及相互之間的連線同時製造在一個半導體晶片上(如矽片),形成具有一定電路功能的器件。
集成運放
集成運放,即集成運算放大電路,是一種用於模擬信號的產生、運算和處理的積體電路。
基本運算電路
基本運算電路,是指對輸入信號進行一定的基礎運算,包括比例、加減、積分、微分、對數、指數等,輸出信號將反應輸入信號的運算結果的電路 。
微分器
微分器,在模擬電路中指微分運算電路,也就是對輸入信號進行微分運算並輸出運算結果的電路。
微分器也可以指軟體編程中用來進行微分運算的模組。
基本運算電路
電路組成
為了實現運算關係,運算電路中的集成運放應工作線上性區,因而電路中必須引入負反饋,且為了穩定輸出電壓,均引入電壓負反饋 。
虛短和虛斷
“虛短”和“虛斷”是分析運算電路的基本出發點,在分析運算電路時均設集成運放為理想運放,因而其兩個輸入端的淨輸入電壓和淨輸入電流均為0,稱其具有“虛短路”和“虛斷路”兩個特點。
微分運算電路
電路組成
微分運算電路通常由集成運放、電阻、電容組成,有的也包括二極體等。
電路結構
下圖是基本微分運算電路 ,
![微分器](/img/1/c5e/wZwpmLyEzNyUDN2ADMxcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwAzL2QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
由圖可知,正反相電壓為0,電容兩端電壓等於輸入電壓。因此流過電阻R的電流和流過電容C的電流相等並等於C倍的輸入電壓變化量,公式表示為:
![微分器](/img/7/4b1/wZwpmLzYTN2MDO1IDOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLygzLxAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
而輸出電壓為:
![微分器](/img/2/a00/wZwpmLzQjM4gDM4ETOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxkzLyEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
可見輸出電壓和輸入電壓的變化率成比例。
程式微分模組
在軟體編程中,由於計算機獲取的數據或信號是離散的數位訊號,所以微分操作實際是由差分代替的,也就是函式值的差與自變數的差之比為微分值。另外,在MATLAB中有專門的微分模組用以處理微分運算。