抗噪聲能力強(qiáng)的實(shí)用微分電路
電路的功能
微分電路從用途上可分為模擬PID控制微分電路,隨輸入信號(hào)頻率的上升,輸出也變為無(wú)限大,形成工作不穩(wěn)定。本電路不是理想微分電路,C1、R1采用了理想微分電路原來(lái)的參數(shù),R1決定最大幅度和截止頻率,如圖A所示,CF決定了新的時(shí)間常F2,以保證工作穩(wěn)定。
電路工作原理
微分電路的響應(yīng)與積分電路相反,輸出電壓EO為:。
理想響應(yīng)時(shí),即使信號(hào)幅值很小,如變化率較大也能獲得較大的輸出電壓,但對(duì)噪聲也敏感,電路仍不實(shí)用。為此進(jìn)行了實(shí)用化設(shè)計(jì),即在輸入端加了電阻R1,在反饋電路中加了電容器CF。圖A表明電路產(chǎn)生了新的極點(diǎn),頻率極限取F1,開(kāi)環(huán)頻率特性差的OP放大器微分范圍縮小。
放大倍數(shù)為-1時(shí)的頻率FO=1/2πR2.C1,第一極點(diǎn)的頻率F1=1/2πR1.C1,第二極點(diǎn)的頻率F2=1/2πR2.C1,把FO作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),并考慮了輸入信號(hào)中含有的噪聲振幅和頻率,使OP放大器不會(huì)飽和。
微分輸出誤差EETT為:是OP放大器的差動(dòng)輸出電阻。差動(dòng)輸入電阻R0比微分電阻R2大得多。要求VOS、IOS小是OP放大器的基本選擇原則。
輸入信號(hào)為零時(shí),因?yàn)橹划a(chǎn)生直流VOS+IBR2的失調(diào),所以輸出是穩(wěn)定的。
元件的選擇
本電路用于超低頻時(shí),C1的電容量大,須選用漏電流小的電容器。R2的阻值當(dāng)然也比較大,OP放大器最好采用輸入偏流IB小的FET輸入型放大器。
微分的上限頻率F1在數(shù)十千赫茲以上時(shí),選擇OP放大器應(yīng)考慮它的開(kāi)環(huán)特性。從圖A可以看出,雖然這種特性作為放大器使用不理想,但在高頻條件下作為單純的CR無(wú)源微分電路效果卻比較好。
視頻OP放大器LM6361,若抑制其開(kāi)環(huán)特性,提高FR也可用于高速微分電路,但基IB比通用OP放大器大得多。R2的阻值應(yīng)盡量小,根據(jù)使用要求,如非用高阻值不可,這時(shí)可采用“可在數(shù)兆赫茲CR振蕩器中應(yīng)用的復(fù)合式高速積分電路”那樣復(fù)合放大型電路,使用輸入偏流減小。