[科普中國]-微分器

基本概念

微分器，廣義上指一切能進(jìn)行微分運算的設(shè)備，實際上一般指基本運算電路中的微分運算電路，屬于模擬電路領(lǐng)域的內(nèi)容。

集成電路集成電路是把晶體管、必要的元件以及相互之間的連接同時制造在一個半導(dǎo)體芯片上（如硅片），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，是一種用于模擬信號的產(chǎn)生、運算和處理的集成電路。

基本運算電路基本運算電路，是指對輸入信號進(jìn)行一定的基礎(chǔ)運算，包括比例、加減、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等，輸出信號將反應(yīng)輸入信號的運算結(jié)果的電路1。

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(jìn)行微分運算并輸出運算結(jié)果的電路。

微分器也可以指軟件編程中用來進(jìn)行微分運算的模塊。

基本運算電路電路組成為了實現(xiàn)運算關(guān)系，運算電路中的集成運放應(yīng)工作在線性區(qū)，因而電路中必須引入負(fù)反饋，且為了穩(wěn)定輸出電壓，均引入電壓負(fù)反饋1。

“虛短”和“虛斷”“虛短”和“虛斷”是分析運算電路的基本出發(fā)點，在分析運算電路時均設(shè)集成運放為理想運放，因而其兩個輸入端的凈輸入電壓和凈輸入電流均為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，有的也包括二極管等。

電路結(jié)構(gòu)下圖是基本微分運算電路1，

由圖可知，正反相電壓為0，電容兩端電壓等于輸入電壓。因此流過電阻R的電流和流過電容C的電流相等并等于C倍的輸入電壓變化量，公式表示為：

而輸出電壓為：

可見輸出電壓和輸入電壓的變化率成比例。

程序微分模塊在軟件編程中，由于計算機獲取的數(shù)據(jù)或信號是離散的數(shù)字信號，所以微分操作實際是由差分代替的，也就是函數(shù)值的差與自變量的差之比為微分值。另外，在MATLAB中有專門的微分模塊用以處理微分運算。