Дифференцирующее устройство. Схема дифференциатора приведена на рис

Схема дифференциатора приведена на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Схема дифференциатора.

По внешним признакам схема совпадает с инвертирующим усилителем напряжения с отрицательной обратной связью. Однако есть отличие в критериях выбора емкости конденсатора. В инвертирующем усилителе она выбирается таким образом, чтобы сопротивление конденсатора было много меньше входного сопротивления операционного усилителя на нижней граничной частоте полосы пропускания. В дифференциаторе другой критерий выбора емкости конденсатора.

Из схемы следует i ₁= С du _вх/ dt, i ₂= u _вых/R и i ₁= - i ₂. Поэтому

u _вых = -R С du _вх/ dt.

Схема демонстрационного пример дифференциатора приведена на рис.10.6.

Рис. 10.6. demo10_3. Схема демонстрации дифференциатора.

Здесь во входной цепи введен резистор 1кОм для получения устойчивого моделирования. Постоянная времени дифференциатора RC должна быть много меньше, чем длительность (период повторения) импульсов. В противном случае форма выходного напряжения будет близка к форме входного напряжения. Кривые входного (пилообразной формы) и выходного напряжений приведены на рис. 10.7.

Рис.10.7а. demo10_3. Входное (синяя) и выходное (красная) напряжения дифференциатора при пилообразном входном напряжении.

Дифференцирование входного пилообразного сигнала дает напряжение практически прямоугольной формы.

Рис.10.7б. demo10_3. Входное (синяя) и выходное (красная) напряжения дифференциатора при импульсном входном напряжении.

Дифференцирование входного импульсного сигнала дает напряжение в виде коротких импульсов.

Таким образом дифференциатор позволяет:

- производить дифференцирование сигнала,

- получать сигналы заданной формы.