当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第一周 > 7.10 微分运算电路 > 微分运算电路
有积分运算电路就有它的逆运算
微分电路
所以下面我们讲微分运算电路
这就是微分运算电路
微分运算电路和积分运算电路
相比较我们就看到了
它是C和R互换
好 下面我们就来看一看
这个电路
输出电压和输入电压
它们之间的关系
那在这里我们还看到了
这个是虚地
于是我们就知道
说C上流过的电流
就是R上流过的电流
而R上流过电流产生的那个电压
就是负的输出电压
那么既然C的右端是虚地
左端是uI
我们又知道说电容上头的电流
是它电压的微分
因此 输出的电压
就是这个电流乘上那个电阻
前边加上负号
于是我们就得到了这个电路
它的运算关系式
所以它的分析是简单的
但是在这里有许多问题要解决
首先就是为了克服集成运放
它的阻塞现象和自激振荡
在实用电路里边要采取措施
也就是说 实用的电路
不像这个电路这么简单
那首先我要解释一下
什么是阻塞现象
所谓阻塞现象
就是集成运放由于某种原因
脱离了线性区域而进入了
非线性区域
那这时候集成运放内部的
比如说晶体管
它是晶体管构成的集成运放
那么那些晶体管有的处在
截止状态
有的处在饱和状态
而且可能饱和的深度比较深
那这时候即使外部的条件去掉了
里边的管子不能够回到
正常的工作的状态
也就是不能从饱和区
回到放大区
也不能从截止区回到放大区
这时候我们称集成运放
出现了阻塞现象
那么在这个电路里边
为什么会出现阻塞现象
这是由于它的结构决定的
我们知道电容上电压是不越变的
假如在这个电路的工作环境下
有一个冲床
我们知道冲床它工作是脉冲式的
然后它冲一下
这时候就会对外边的
周围的电器产生了干扰
也就对这样一个微分电路
产生了一个干扰
这样的一个干扰是作用的
时间比较长
赋值比较大的脉冲式的
这样的干扰
这个干扰的结果假如是加在了
这个uI这个端
那么它的电压又不能越变
因此 就是加在了这集成运放的
反相输入端
这时候
集成运放 它的工作状态就由
线性区工作到了非线性区
冲床 冲完了之后它没事了
但是这个电路由于里边的管子
进入了深度的饱和
或者截止的这样状态
即使冲床不再工作了
它也不能够迅速地回到
正常的工作区域里边去
再有就是微分电路
容易产生自激振荡
那么这个原因是什么呢
由于微分电路这里头
这两个器件我们看
这是电容
这是电阻
我们来看输出电压
对这个网络的作用
那我们令输入这是0
那么输出电压对它的作用
就是输出在这个回路上
会产生电流
从而在这个C上产生电压
而这C上的电压
是一个滞后于uO的
那么集成运放里边是一个
直接耦合的放大电路
它里边有很多个结电容都是
滞后环节
你外边所加RC 这部分电路
仍然是一个滞后环节
这就使得它很容易满足
自激振荡的条件
我们再负反馈
放大电路一章里边曾经讲到
什么样情况容易产生自激振荡呢
就是你那个滞后的环节越多
或者超前的环节越多
那么它产生自激振荡的可能性
就越大
在这里它是滞后的环节被增加了
所以产生自激振荡的
可能性加强了
因此在实用电路里边
必须考虑到这两个因素
才能够使得微分电路
成为一个实用的电路
那么怎么去做呢
首先是在这
加一个电阻限制这个输入电流
也可以说这时候 限制
当冲床压下的时候 来限制
这一点的电位别和输入信号
受的干扰的那个幅值是相同的
使得它弱一些
这加一个电阻
是起这样一个作用
再加一个电容
这个电容大家见到过
在我们消除自激振荡的时候
消除高频的自激振荡的时候
我们曾经讲到过滞后补偿
改变它的频率响应
那么这样一种补偿
是一种密勒补偿
大家如果忘记了
可以回去再看一看书
这样一种补偿就可以使得
这个电路
如果产生自激振荡
就会使得电路消除自激振荡
还可以这么做
这样的做法叫做限幅
用两个背靠背的这样的稳压管
来限制这个输出电压的幅值
如果这一点是虚地
那么它就限制了这个
输出电压的幅值
正方向 正的时候就是
Dz2的正向电压
加上Dz1的稳定电压Uz1
反方向的时候就是Dz1的正向电压
加上它的击穿电压Uz2
从而使得这个uO 限制它
要小于±UM
在这个区间
这种限制意味着什么呢
意味着让A不要进入非线性区去
从而使得这个电路
能够正常的工作
但是这样我们看
这个电路看起来就复杂了
分不出它到底是什么了
因为你看积分电路这也有电容啊
你这儿又加了一个电阻
首先我们说它肯定不是一个
那么纯洁的一个微分电路了
因为加的因素很多了
但是它是可以近似的
还是一个微分电路
比如说我们在这儿加电阻
你让这里头的电流基本上
还决定于C的容抗
这儿加的这个电容
一定是一个小电容
比如几个pF
因此你是可以通过这个电路
实际的参数的它的数值来判断
它还是微分电路吗
所以我们在读这样的一个图的时候
要特别注意
里边它参数的取值
但是甭管怎么说
微分电路挺麻烦
它容易产生一些问题
于是就产生了一种方法
来解决这个问题
这个方法就是利用逆运算的方法
实现微分电路
什么叫逆运算
微分电路的逆运算是积分
我能不能想办法用积分电路
来实现微分
而这样的一种方法
是在运算电路里边
在后边我们所讲的电路里边
会看到的一种方法
那么首先怎么实现逆运算呢
就是把运算电路放到了
负反馈通路中
就可以实现通路里边这个
运算电路的逆运算
但是有一点切记
既然是运算电路了
电路必须引入负反馈
那么在这里我们可以看到
这个a和b
我不敢画它哪个是正哪个是负
原因是什么呢
这时候你反馈网络
反馈通路里边搁的是运算电路
而这个运算电路
它不是无源电路了
而是一个有源电路了
所以大家可以想象到
说当这个回路是一个
无源电路的时候
它回到了反相输入端
这一定是一个负反馈
我肯定判断
它就是个运算电路
但是如果这个反馈通路里边
是一个有源电路
那么你要想让它实现运算电路
必须使得整个电路引入的是
是负反馈
否则这个电路的输出
它有不会是在线性区域里边的电压
那下面我们来看一看
它是怎么组成
为了说明必须引负反馈
我们首先来说一件事情
就是A1 和A2
它们输入端的极性到底是什么
首先我们用瞬时极性法
假设这个地方给正
那么对于这样一个电路
它怎么就引的是负反馈呢
一定是这样的
这儿正 这个电流就往里边流
如果是负反馈
那么这一点就应该是虚地
流进集成运放的电流是零
那么上边这个电流
只有是这个方向它才是一个
负反馈
所以当我们无论是组成这个电路
还是去分析电路
我们一定要看这两个电流
它的电流的方向
这两个方向实际上代表了
这个电路引入的是正反馈
还是负反馈
如果这个电流是自虚地往上流
那么就不难判断出来说这
一定得是负才行
这是我给定的方向
这是你必须在我给定方向下
一定得是这个极性
否则这个电路就不是运算电路
这一点请大家特别注意
那这个地方是负
我们就可以得到了下边的结论
说这儿是正
那么对于上边这积分电路
它是从反相输入端输入
引入负反馈
所以这个地方是正
这个地方是负
这是积分电路
它的输入和输出之间的极性
也就是说整个电路的输出
是作为积分电路的输入的
好 这时候我们就可以判断了
说底下这个集成运放
它的两个输入端的极性
到底是什么呢
这个地方是正
输入我给的也是正
那么作为集成运放的输入和输出
它们之间就是同相的了
于是 底下的这个集成运放
它上边是它的同相输入端
下边是它的反相输入端
在这个电路里边
只有像我现在所画的这样的极性
它才是一个运算电路
否则它就不是运算电路
那好 是运算电路了
那它就有虚短和虚断
这样的基本的特点了
我们就可以通过它去运算
求解运算关系
uO2等于负的1/R3C
是对uO的积分
u2还等于什么呢
就在这儿的这个电流的关系
我们可以得到u2是负的R2/R1的uI
这描述的都是uO2
也就是说这两个式子是相等的
令它们相等
就可以得到uO和uI之间的关系
那么令它相等我们可以看到
这是uI是uO的积分
所以uO就是uI的微分
于是我们得到了
这样的一个表达式
那么当我们用积分电路
去实现微分的时候
这个电路就没有刚才我们所说的
那个简单的微分电路所带来的
诸多的毛病
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
