运算放大器的微分器：电路及其工作原理
一个运算放大器（op-amp）是一种线性器件，可用于理想的dc放大、信号调理、滤波以及数学运算（例如加法，减法，积分和微分）。运算放大器是一种电压放大设备，在输出和输入端子之间具有外部反馈组件，例如电容器和电阻器。运放中提供的反馈组件可用于有效地进行操作。运算放大器是一种三端设备，由两个高阻抗输入（即反相输入和同相输入）和一个输出端口组成，它可以是电流或电压。该运算放大器主要用于增强低信号电平。运放微分器可以根据设计中使用的组件是有源或无源。
一、什么是运算放大器的区别器？
定义：一个运算放大器的区别是一个电路配置，其产生的输出电压振幅成比例的输入电压的变化率。这意味着当输入电压信号发生变化时，输出电压将立即变化。
如果微分器仅具有rc网络，则称为无源微分器，但如果微分器具有诸如运算放大器和晶体管的有源电路组件，则称为有源微分器。与无源微分器或简单rc微分器相比，该有源微分器具有较低的输出电阻和较高的输出电压。
通常，这些运算放大器被设计为响应矩形和三角形输入波形。如果给定的输入是正弦波，则输出将是具有90度相移的余弦波。如果给定的输入是三角波，则将生成的输出是方波一、运算放大器微分电路
在这里，我们可以看到运算放大器微分器电路图。该电路使用与输入电压串联的电容器。电容器“ c”保持不充电，当输入为直流输入时，电容器c充当开路。同相端子接地。输出通过反馈电阻r1连接到反相输入端子。
该运算放大器微分电路执行许多数学运算，例如加法，减法，微分和积分。运算放大器电路产生的输出电压与时间导数输入电压成比例。因此，它被称为微分器，运算放大器电路也可以充当电压跟随器。
在上面的电路图中，运算放大器反相端的节点电压为零，则流过电容器c的电流为：
iin =if
[if = vout/rf]
电容器电荷等于电容和输入电压：
q = cvin
因此，dq/dt = cdvin/dt，但是流过电容器的电流等于dq/dt。
iin = cdvin/dt =if
-vout/rf = cdvin/dt
运算放大器微分器的理想输出可写为：
vout = rfcdvin/dt
由于幅度v恒定，所以vout = 0
为了简化，假设c1rf = 1
但在实际情况中，输出不是零，因为步进波需要时间从0升至vm伏。
在t = o时，输出看起来像一个尖峰。
当输入为方波时，输出波形将包含正负尖峰，这暗示着电容器的充电和放电。
二、理想微分器的频率响应
运算放大器微分器的增益取决于输入信号的频率。当f = 0时，在直流输入中，输出将变为零。当输入信号频率增加时，输出也增加。
在频率f，微分器增益变为1。
当频率小于“ f”时，增益小于1。
当频率超过“ f”时，增益以每十倍20db的速度增加。
三、实用运算放大器微分电路
在理想的微分器中，当增益与频率成正比时。因此，任何频率的上升都会导致增益的上升，这会导致微分器在高频下不稳定，因此会产生噪声。在这里，我们可以看到实用的运算放大器微分器的电路图。
通过该实用电路可以纠正引起的问题，该实用电路使用与c1串联的r1以及与rf并联的cf。实际电路输出电压可写为vout = rfc1 {d（vin）/ dt}。
在这里我们可以看到输出电压和输入电压的差是rfc1倍，在这条电路中发生的是：在高频下，电容器cf和电阻r1使电路稳定，这对于降低电路的噪声很有用。
四、频率响应
众所周知，运算放大器微分器的频率响应与频率成正比，增益随频率的升高而增加，增益达到单位，即在特定频率f1时为0db。增益以每10倍20db的速度增加，直到输入频率达到f2。除f2频率外，微分器增益开始以每10倍20db的速度下降。
这是由于在电路中增加了电容器cf和电阻r1，该图表示实际的运算放大器微分器的频率响应曲线。
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如果微分器仅具有rc网络，则称为无源微分器，但如果微分器具有诸如运算放大器和晶体管的有源电路组件，则称为有源微分器。与无源微分器或简单rc微分器相比，该有源微分器具有较低的输出电阻和较高的输出电压。
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iin =if
[if = vout/rf]
电容器电荷等于电容和输入电压：
q = cvin
因此，dq/dt = cdvin/dt，但是流过电容器的电流等于dq/dt。
iin = cdvin/dt =if
-vout/rf = cdvin/dt
运算放大器微分器的理想输出可写为：
vout = rfcdvin/dt
由于幅度v恒定，所以vout = 0
为了简化，假设c1rf = 1
但在实际情况中，输出不是零，因为步进波需要时间从0升至vm伏。
在t = o时，输出看起来像一个尖峰。
当输入为方波时，输出波形将包含正负尖峰，这暗示着电容器的充电和放电。
二、理想微分器的频率响应
运算放大器微分器的增益取决于输入信号的频率。当f = 0时，在直流输入中，输出将变为零。当输入信号频率增加时，输出也增加。
在频率f，微分器增益变为1。
当频率小于“ f”时，增益小于1。
当频率超过“ f”时，增益以每十倍20db的速度增加。
三、实用运算放大器微分电路
在理想的微分器中，当增益与频率成正比时。因此，任何频率的上升都会导致增益的上升，这会导致微分器在高频下不稳定，因此会产生噪声。在这里，我们可以看到实用的运算放大器微分器的电路图。
通过该实用电路可以纠正引起的问题，该实用电路使用与c1串联的r1以及与rf并联的cf。实际电路输出电压可写为vout = rfc1 {d（vin）/ dt}。
在这里我们可以看到输出电压和输入电压的差是rfc1倍，在这条电路中发生的是：在高频下，电容器cf和电阻r1使电路稳定，这对于降低电路的噪声很有用。
四、频率响应
众所周知，运算放大器微分器的频率响应与频率成正比，增益随频率的升高而增加，增益达到单位，即在特定频率f1时为0db。增益以每10倍20db的速度增加，直到输入频率达到f2。除f2频率外，微分器增益开始以每10倍20db的速度下降。
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