3.4.2. Дифференциатор

Схема дифференциатора на ИМС ОУ приведена на рис. 3.14, а. Если считать ИМС ОУ идеальной, то u0 = 0 и iС = iR. Поэтому uC = uBX - u0 = uBX, uBЫX = uR. В результате

Таким образом, напряжение на выходе рассматриваемой схемы пропорционально точному значению производной входного напряжения.

Реальная ИМС ОУ не обеспечивает безошибочного дифференцирования. Однако чем больше ее коэффициент усиления К, тем меньше напряжение u0 (см. рис. 3.14, а), тем меньше разность uBX и uC, тем больше ток конденсатора  соответствует

42

производной входного напряжения. Наряду с этим при увеличении К напряжение – uR все меньше отличается от напряжения uBЫX, что дополнительно снижает погрешность.

Чтобы составить схему, эквивалентную в расчетном отношении схеме (см. рис. 3.14, а), надо иметь в виду, что резистор R находится под напряжением uR » u0К, а ток конденсатора С:

iС = iR = uR / R = u0К/ R.

Если считать, что резистор R находится под напряжением в К раз меньшим (uR = u0), то прежний ток через конденсатор будет при R’ = R/K. Для идентичности эквивалентной и реальной схем напряжение с резистора R’ должно быть в К раз увеличено.

Из эквивалентной схемы (см. рис. 3.14, б) следует, что дифференциатор на ИМС ОУ можно рассматривать как дифференцирующую цепь с конденсатором С и резистором R/K, напряжение с которого усиливается в К раз.

Сказанное об интеграторе на ИМС ОУ в равной степени относится к дифференциатору: его нельзя равноценно заменить цепью СR/K и усилителем без обратной связи.

Необходимо отметить, что дифференциатор на ИМС ОУ подчеркивает (обостряет) помехи, которые могут сопровождать сигналы, а также склонен к самовозбуждению.