抗噪声能力强的实用微分电路

liyf

电路的功能

微分电路从用途上可分为模拟PID控制微分电路，随输入信号频率的上升，输出也变为无限大，形成工作不稳定。本电路不是理想微分电路，C1、R1采用了理想微分电路原来的参数，R1决定最大幅度和截止频率，如图A所示，CF决定了新的时间常F2，以保证工作稳定。电路工作原理微分电路的响应与积分电路相反，输出电压EO为:

。理想响应时，即使信号幅值很小，如变化率较大也能获得较大的输出电压，但对噪声也敏感，电路仍不实用。为此进行了实用化设计，即在输入端加了电阻R1，在反馈电路中加了电容器CF。图A表明电路产生了新的极点，频率极限取F1，开环频率特性差的OP放大器微分范围缩小。放大倍数为-1时的频率FO=1/2πR2.C1，第一极点的频率F1=1/2πR1.C1，第二极点的频率F2=1/2πR2.C1，把FO作为设计基准，并考虑了输入信号中含有的噪声振幅和频率，使OP放大器不会饱和。微分输出误差EETT为：

是OP放大器的差动输出电阻。差动输入电阻R0比微分电阻R2大得多。要求VOS、IOS小是OP放大器的基本选择原则。输入信号为零时，因为只产生直流VOS+IbR2的失调，所以输出是稳定的。元件的选择本电路用于超低频时，C1的电容量大，须选用漏电流小的电容器。R2的阻值当然也比较大，OP放大器最好采用输入偏流Ib小的FET输入型放大器。微分的上限频率F1在数十千赫兹以上时，选择OP放大器应考虑它的开环特性。从图A可以看出，虽然这种特性作为放大器使用不理想，但在高频条件下作为单纯的CR无源微分电路效果却比较好。

视频OP放大器LM6361，若抑制其开环特性，提高FR也可用于高速微分电路，但基Ib比通用OP放大器大得多。R2的阻值应尽量小，根据使用要求，如非用高阻值不可，这时可采用“可在数兆赫兹CR振荡器中应用的复合式高速积分电路”那样复合放大型电路，使用输入偏流减小。