微分电路

微分电路

微分电路的用途

微分电路用于一些电子加速电路、整形电路和触发信号电路中。

微分电路的结构

微分电路的结构和电阻分压电路相似，不同之处就是把分压电路中的前一个电阻器变成电容器即是，这时输入下一级电路的交流信号（电容器不通直流）就不像普通分压电路那么简单了，这主要表现在实际上给微分电路输入的不是正弦信号，而矩形脉冲信号。

微分电路的要求

在微分电路中，要求RC时间常数（电阻值乘以电容值）远远小于脉冲宽度，这一点是微分电路中电阻和电容必须满足的要求，否则微分电路不能正常工作。微分电路的作用

通过微分电路可发将输入的矩形脉冲信号变成尖顶脉冲，在输入脉冲信号的每一个突变处，微分电路都输出很大的尖顶信号，而在输入脉冲信号的平顶期间输出信号电压为零，所以微分电路能够提取输入信号中的突变成分。这些突变成分是输入信号的高频份量，说明微分电路具有这样的功能：能够提取输入信号的高频成份，而去掉其中的低频成份。

微分电路的原理

从上图中可以看出电路输入矩形脉冲信号U1加在电容器上，经过电容器后再在电阻器上输出尖顶脉冲信号U2。这个电路也可以这们理解：在电容器和电阻器串联电路上输入矩形脉冲信号，用示波器查看电路波形，在电容器前面会是矩形脉冲信号，在电阻器前面会是尖顶脉冲信号。这主要利用电容器储能充电的特性将电路中矩形脉冲信号转变成尖顶脉冲信号输送到下一级电路中。

对微分电路原理分析过程要根据输入脉冲信号在前沿阶段、平顶阶段和后沿阶段等几种情况来进行：

1、当输入信号脉冲还没有出现时，输入信号电压为零，所以输出信号电压也为

零。

2、当输入信号脉冲进入前沿阶段时，输入信号从零突然跳变到高电平，这时也叫脉冲前沿阶段。由于输入信号电压从零突变到最大值时间很短，电容内部原来没有电荷，其两端电压为零，电容相当于短路。输入脉冲直接加电阻上，此时输入脉冲信号在最大值，所以微分电路这时输出最大电压，即为输入信号脉冲幅值。

3、当输入信号脉冲刚进入平顶阶段，输入信号保持最高电压，这一输入信号电压很快通过电阻对电容进行充电。随着充电的进行，电容两端的电压越来越大，微分电路输出电压则越来越小。

4、当输入信号脉冲进入平顶阶段后，由于电阻和电容的时间常数很小，远小于输入信号的脉冲宽度，所以对电容充电很快完毕，在电容上充到输入脉冲信号的峰值电压。电容充满电后相当于开路，这时微分电路输出信号电压为零，所以微分电路输出端电压从最大值很快下降到零。

5、当输入信号脉冲进入后沿阶段时，输入信号脉冲电压突变到零。这时充满电的电容开始对输入端放电，输入端这时相当于接地短路，电容放电就会流到电阻。这时电阻上电压就会出现负关周电压，也就是说输出端电压是负的。电容刚开始放电时，电路电压突然从零跳变到最高电压，这样便形成负尖顶波形。

6、当输入信号脉冲进入后沿阶段后，随着放电的进行，电容内的电荷越来越少，电容的电压也是越来越低，输出端的负尖顶波也随之越来越低。由于电阻和电容的时间常数很小，电容在刚开始充电并没有充太多电，放电过程很快完成。电路中的电压很快变成零，这时输出端的负尖顶波也很快回到零位置。