[科普中国]-微分器

基本概念

微分器，广义上指一切能进行微分运算的设备，实际上一般指基本运算电路中的微分运算电路，属于模拟电路领域的内容。

集成电路集成电路是把晶体管、必要的元件以及相互之间的连接同时制造在一个半导体芯片上（如硅片），形成具有一定电路功能的器件。

集成运放集成运放，即集成运算放大电路，是一种用于模拟信号的产生、运算和处理的集成电路。

基本运算电路基本运算电路，是指对输入信号进行一定的基础运算，包括比例、加减、积分、微分、对数、指数等，输出信号将反应输入信号的运算结果的电路1。

微分器微分器，在模拟电路中指微分运算电路，也就是对输入信号进行微分运算并输出运算结果的电路。

微分器也可以指软件编程中用来进行微分运算的模块。

基本运算电路电路组成为了实现运算关系，运算电路中的集成运放应工作在线性区，因而电路中必须引入负反馈，且为了稳定输出电压，均引入电压负反馈1。

“虚短”和“虚断”“虚短”和“虚断”是分析运算电路的基本出发点，在分析运算电路时均设集成运放为理想运放，因而其两个输入端的净输入电压和净输入电流均为0，称其具有“虚短路”和“虚断路”两个特点。

微分运算电路电路组成微分运算电路通常由集成运放、电阻、电容组成，有的也包括二极管等。

电路结构下图是基本微分运算电路1，

由图可知，正反相电压为0，电容两端电压等于输入电压。因此流过电阻R的电流和流过电容C的电流相等并等于C倍的输入电压变化量，公式表示为：

而输出电压为：

可见输出电压和输入电压的变化率成比例。

程序微分模块在软件编程中，由于计算机获取的数据或信号是离散的数字信号，所以微分操作实际是由差分代替的，也就是函数值的差与自变量的差之比为微分值。另外，在MATLAB中有专门的微分模块用以处理微分运算。