Интегратор на оу принцип работы. Интегратор и дифференциатор на операционном усилителе: принцип работы и применение

Как работают интегратор и дифференциатор на операционном усилителе. Какие схемы используются для их реализации. Где применяются интегрирующие и дифференцирующие схемы на ОУ. Какие особенности имеют практические схемы интеграторов и дифференциаторов.

Принцип работы интегратора на операционном усилителе

Интегратор на операционном усилителе (ОУ) представляет собой схему, которая выполняет математическую операцию интегрирования входного сигнала. Основной принцип работы интегратора заключается в следующем:

• В цепи обратной связи ОУ вместо резистора используется конденсатор
• Входной сигнал подается через резистор на инвертирующий вход ОУ
• Выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения по времени

Схема интегратора на ОУ выглядит следующим образом:

Схема интегратора на операционном усилителе

[Здесь должно быть изображение схемы интегратора]

Принцип работы основан на том, что ток заряда конденсатора в цепи обратной связи пропорционален входному напряжению. За счет этого выходное напряжение интегратора изменяется пропорционально интегралу входного сигнала.

Выходной сигнал интегратора

Характер изменения выходного сигнала интегратора зависит от вида входного сигнала:

• При постоянном входном напряжении выходное напряжение линейно нарастает
• На прямоугольный входной импульс интегратор формирует на выходе треугольный сигнал
• Синусоидальный входной сигнал преобразуется в косинусоидальный выходной, сдвинутый по фазе на 90°

Какую форму будет иметь выходной сигнал интегратора при подаче на вход треугольного напряжения? Выходной сигнал будет иметь параболическую форму, так как интеграл от линейно нарастающего напряжения дает параболическую кривую.

Применение интеграторов на ОУ

Интеграторы на операционных усилителях находят широкое применение в различных областях электроники и измерительной техники:

• Аналоговые вычислительные устройства
• Генераторы функций специальной формы
• Фильтры нижних частот
• Преобразователи импульсных сигналов
• Измерители среднего значения сигнала
• Системы автоматического регулирования

Где конкретно могут применяться интеграторы в системах автоматического регулирования? Интеграторы используются в ПИ- и ПИД-регуляторах для формирования интегральной составляющей, которая обеспечивает устранение статической ошибки регулирования.

Принцип работы дифференциатора на ОУ

Дифференциатор на операционном усилителе выполняет математическую операцию дифференцирования входного сигнала. Основные особенности схемы дифференциатора:

• Входной сигнал подается через конденсатор на инвертирующий вход ОУ
• В цепи обратной связи используется резистор
• Выходное напряжение пропорционально производной входного напряжения по времени

Схема дифференциатора на ОУ имеет вид:

Схема дифференциатора на операционном усилителе

[Здесь должно быть изображение схемы дифференциатора]

Принцип работы основан на том, что ток через входной конденсатор пропорционален скорости изменения входного напряжения. Этот ток создает на резисторе обратной связи выходное напряжение, пропорциональное производной входного сигнала.

Выходной сигнал дифференциатора

Форма выходного сигнала дифференциатора зависит от вида входного напряжения:

• На постоянное входное напряжение дифференциатор реагирует коротким импульсом
• При подаче линейно нарастающего напряжения на выходе формируется постоянное напряжение
• Синусоидальный сигнал дифференцируется в косинусоидальный, сдвинутый по фазе на 90°

Какой сигнал появится на выходе дифференциатора при подаче на вход прямоугольных импульсов? На фронтах импульсов будут формироваться короткие импульсы положительной и отрицательной полярности, так как в эти моменты происходит резкое изменение входного напряжения.

Применение дифференциаторов на ОУ

Дифференциаторы на операционных усилителях используются в следующих областях:

• Формирователи коротких импульсов
• Частотные модуляторы
• Системы фазовой автоподстройки частоты
• Анализаторы формы сигналов
• Системы автоматического регулирования

Какую роль выполняют дифференциаторы в системах автоматического регулирования? Дифференциаторы применяются в ПД- и ПИД-регуляторах для формирования дифференциальной составляющей, которая улучшает динамические характеристики системы.

Особенности практических схем интеграторов

При реализации интеграторов на реальных операционных усилителях возникают следующие проблемы:

• Дрейф выходного напряжения из-за входных токов смещения ОУ
• Ограничение динамического диапазона
• Насыщение интегратора при длительном интегрировании

Для устранения этих недостатков применяются следующие методы:

1. Использование операционных усилителей с малыми входными токами
2. Включение дополнительного резистора параллельно конденсатору обратной связи
3. Применение схем периодического разряда конденсатора интегратора

Какое значение обычно выбирают для дополнительного резистора в цепи обратной связи интегратора? Сопротивление этого резистора выбирают в 10-100 раз больше входного сопротивления интегратора.

Особенности практических схем дифференциаторов

Реальные схемы дифференциаторов на ОУ имеют следующие недостатки:

• Высокая чувствительность к шумам и помехам во входном сигнале
• Возможность самовозбуждения на высоких частотах
• Ограниченная полоса пропускания

Для улучшения характеристик дифференциаторов применяются такие методы:

1. Включение дополнительного резистора последовательно с входным конденсатором
2. Использование Т-образной RC-цепи в цепи обратной связи
3. Применение интегро-дифференцирующих цепей

Зачем нужен дополнительный резистор на входе дифференциатора? Этот резистор ограничивает коэффициент усиления на высоких частотах и предотвращает самовозбуждение схемы.

принцип действия, схемы и т.д.

Интегратор и дифференциатор — это две важные вычислительные схемы, которые используются на операционном усилителе.

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Интегратор

Интегратор — схема, имеющая выходное напряжение, равное сумме его входных напряжений за последовательные промежутки времени.

В схеме интегратора входной сигнал Ein подается на инвертирующий входной зажим; неинвертирующий входной зажим заземлен. Входной сигнал формируется через входной резистор Rin. Интегратор аналогичен инвертирующему усилителю за исключением одной особенности: вместо резистора в цепи обратной связи у него имеется конденсатор. Этот конденсатор Cfb называется конденсатором цепи обратной связи.

Схема интегратора

Выходной сигнал инвертирующего усилителя формируется через резистор цепи обратной связи. А в интеграторе выходное напряжение Eout формируется через конденсатор цепи обратной связи. При подаче на схему входного сигнала конденсатор заряжается для формирования выхода. Именно конденсатор делает схему интегрирующей. Поэтому для понимания работы схемы интегратора нужно рассмотреть, как действует конденсатор.

Зарядка конденсатора

Важным вопросом в схеме интегратора является то, за какое время произойдет заряжание конденсатора до определенной величины.

На практике достижимый уровень выходного напряжения ограничен — оно никогда не может превысить напряжение питания. При постоянной величине входного сигнала конденсатор зарядится до уровня напряжения питания, но не больше. В этот момент произойдет насыщение операционного усилителя. Разумеется, на практике величина входного сигнала обычно изменяется, пока будет достигнуто насыщение.

В электронных контрольно-измерительных приборах скорость заряжания конденсатора в интеграторе обычно регулируется изменением значения Rin или Сfb. Например, регулятор возврата в электронном контроллере часто изменяет величину сопротивления Rin.

Дифференциатор

Дифференциатор — тип операционного усилителя, действие которого прямо противоположно действию интегратора. Иными словами, при наличии изменяющегося входного напряжения в какой-то период времени в дифференциаторе образуется неизменное выходное напряжение.

В схеме дифференциатора входное напряжение Ein подается на инвертирующий зажим, неинвертирующий зажим заземлен. В действительности, и для интеграторов, и для дифференциаторов нет необходимости в заземлении неинвертирующего зажима — на него может подаваться напряжение. В таком случае напряжение на неинвертирующем зажиме будет служить опорным напряжением, и выходное напряжение будет соотноситься с ним. Выходное напряжение Eout формируется через резистор цепи обратной связи Rfb.

Схема дифференциатора

Так же как интегратор, дифференциатор напоминает инвертирующий усилитель. Основным отличием является то, что входное напряжение в дифференциаторе образуется через входной конденсатор Cin, а не через входной резистор. Действие дифференциатора основано на том, как конденсатор реагирует на изменение входного напряжения.

В дифференциаторе зависимость между током в конденсаторе и выходным напряжением дифференциатора прямая — то есть, выходное напряжение дифференциатора будет высоким при сильном токе, выходное напряжение низкое при слабом токе в конденсаторе.

Следовательно, выходное напряжение дифференциатора будет высоким, когда входное напряжение Ein изменяется быстро, и оно будет низким, когда Ein изменяется медленно. Разумеется, если Ein постоянно, независимо от уровня, выходное напряжение дифференциатора будет равно 0 В.

Поскольку дифференциатор образует неизменное выходное напряжение с уровнем, пропорциональным скорости изменения входного напряжения, он часто используется для формирования управляющего сигнала скорости изменения процесса в электронных контроллерах. При его использовании схема управления скоростью подает управляющий сигнал, который прямо связан со скоростью изменения переменного параметра процесса. Если переменный параметр процесса изменяется быстро, в контроллере образуется управляющий сигнал высокого уровня. Более слабые управляющие сигналы образуются при медленном изменении переменного параметра процесса.

Регуляторы скорости в электронных контроллерах обычно изменяют величину конденсатора в схеме дифференциатора.

Изменение величины конденсатора влияет на уровень выходного напряжения, образующегося при данном входном напряжении. Поэтому в электронных контроллерах применяется регулировка скорости для варьирования «величины» управляющего воздействия, производимого для данного изменения переменного параметра процесса.

Операционный усилитель усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления, вплоть до миллионов

Компаратор схема операционного усилителя, которая производит сравнение сигналов напряжения

Мост Уитстона одна из наиболее часто используемых мостовых схем в измерительных приборах

P-N переход точка в полупроводниковом приборе, где катод анод соприкасаются

Трансформатор электрическое устройство, передающее энергию переменного тока от одного контура к другому

Интегратор и дифференциатор на ОУ

Всем доброго времени суток. В одной из своих статей я рассказывал о простых RC-цепях и о влиянии на прохождении сигналов различной формы через эти цепи. Сегодняшняя статья несколько дополнит предыдущую в сфере операционных усилителей.

Интегратор

Различные разновидности интеграторов применяются во многих схемах, например, в активных фильтрах или в системах автоматического регулирования для интегрирования сигнала ошибки.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Схемы интеграторов: простой RC-интегратор и интегратор на основе ОУ.

Простой RC-интегратор имеет два серьёзных недостатка:

1. При прохождении сигнала через простой RC-интегратор происходит ослабление входного сигнала.
2. RC-интегратор имеет высокое выходное сопротивление.

Интегратор на основе ОУ лишён данных недостатков, поэтому на практике применяется чаще. Он состоит из ОУ DA1, входного резистора R1 и конденсатора С1, который обеспечивает обратную связь.

Работа интегратора основана на том, что инвертирующий вход заземлён, согласно принципу виртуального замыкания. Через резистор R1 протекает входной ток I_BX, в тоже время для уравновешивания точки нулевого потенциала, конденсатор будет заряжаться током одинаковым по величине I

BX, но с противоположным знаком. В результате на выходе интегратора будет формироваться напряжение, до которого конденсатор заряжается этим током. Входное сопротивление интегратора будет равно сопротивлению резистора R1, а выходное сопротивление будет определяться параметрами ОУ.

Основные соотношения интегратора

Основным недостатком интегратора на ОУ является явление дрейфа выходного напряжения. В основе данного явления лежит то, что конденсатор С1, кроме заряда входным током заряжается различными токами утечки и смещения ОУ. Последствием данного недостатка является появление напряжения смещения на выходе схемы, которое может привести к насыщению ОУ.

Для устранения данного недостатка может быть применено три способа:

1. Использование ОУ с малым напряжение смещения.
2. Периодически разряжать конденсатор.
3. Шунтировать конденсатор С1 сопротивление RP.

Реализация данных способов показана на рисунке ниже

Устранение дрейфа выходного напряжения интегратора.

Включение резистора R_СД между землёй и неинвертирующим входом позволяет снизить входное напряжение смещения, за счёт уравновешивания падения напряжения на входах ОУ, величина R_СД = R1||RP, либо R_СД = R1 (при отсутствии RP).

Величина резистора R_P выбирается из того, что постоянная времени R_PС1 должна быть значительно больше, чем период интегрирования, то есть R1С1

Конденсаторы, применяемые в интеграторах, должны иметь очень малый ток утечки, особенно если частота интегрирования составляет единицы Гц.

Дифференциатор

Дифференциатор, выполняет функцию противоположную интегратору, то есть на выходе дифференциатора напряжение пропорционально скорости изменения входного напряжения. Так же как и интегратор, дифференциатор находит широкое применение в активных фильтрах и схемах автоматического регулирования. Дифференциатор получается из интегратора путем перемены местами резистора и конденсатора.

Схемы дифференциаторов: простого RC-дифференциатора и дифференциатора на основе ОУ.

Простой дифференциатор имеет два существенных недостатка: большое выходное сопротивление и ослабление входного сигнала, поэтому в современных схемах он почти не применяется. Для дифференцирования сигналов применяют дифференциатор на ОУ, состоящий из ОУ DA1, входного конденсатора С1 и резистора R1, через который осуществляется положительная обратная связь с выхода ОУ на его вход.

При поступлении сигнала на вход дифференциатора конденсатор С1 начинает заряжаться током I_BX, за счёт принципа виртуального замыкания ток такой же величины будет протекать и через резистор R1. В результате на выходе ОУ будет формироваться напряжение пропорционально скорости изменения входного напряжения.

Параметры дифференциатора определяются следующими выражениями

Основной недостаток дифференциатора на ОУ состоит в том, что на высоких частотах коэффициент усиления больше, чем на низких частотах. Поэтому на высоких частотах происходит значительное усиление собственных шумов резисторов и активных элементов, кроме того возможно возбуждение дифференциатора на высоких частотах.

Решение данной проблемы является включение дополнительного резистора на вход дифференциатора. Сопротивление резистора должно составлять несколько десятков Ом (в среднем порядка 50 Ом).

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБЫВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Что такое схема интегратора? Схема, принцип работы, использование

Когда элемент обратной связи в цепи инвертора операционного усилителя заменяется конденсатором, это называется схемой интегратора или схемой интегратора операционного усилителя. Мы знаем, что операционный усилитель используется в качестве усилителя с обратной связью, а в качестве усилителя с обратной связью операционный усилитель выполняет множество функций, таких как дифференциатор, сумматор, вычитатель и т. д. В этих случаях в качестве элемента обратной связи используется резистор. Мы также знаем, что резистор является резистивным элементом. Но когда в качестве элемента обратной связи схемы операционного усилителя используется реактивный элемент или конденсатор, то он обеспечивает интегрированные функции.

Использование конденсатора в качестве элемента обратной связи создало RC-цепь. И теперь операционный усилитель выдает выходное напряжение, пропорциональное интегралу входного напряжения. И эту схему можно использовать для математической операции интегрирования по времени. Здесь RC-цепочка создает ток отрицательной обратной связи. И этот отрицательный ток, возникающий из-за увеличения выходного напряжения, будет протекать через конденсатор.

Схема интегратора

Здесь вы можете увидеть принципиальную схему интегратора с операционным усилителем или операционным усилителем.

Вы видите, что резистор Rin и конденсатор C создают RC-цепочку. Сеть RC подключена к инвертирующему выводу операционного усилителя. Конденсатор подключается между выходом и инвертирующим входом. значение резистора и конденсатора является очень важным фактором. Постоянная времени RC зависит от значения этих элементов, которые контролируют зарядку-разрядку конденсатора. Помните, что более высокое значение конденсатора будет генерировать более низкое выходное напряжение для определенного тока обратной связи.

Принцип работы схемы интегратора

Во-первых, когда к цепи прикладывается импульсное или ступенчатое напряжение, конденсатор действует как короткое замыкание, поскольку он находится в незаряженном состоянии. И конденсатор начинает заряжаться. Таким образом, в начальный момент все напряжение приложено к конденсатору, а на вход операционного усилителя напряжение не подается. Конденсатор будет заряжаться со скоростью постоянной времени, установленной RC-цепью. И это отрицательное время зарядки системы заставит операционный усилитель создать выходное напряжение для поддержания заземления или нулевого потенциала по отношению к инвертирующему выводу операционного усилителя.

В начальный момент напряжение на конденсаторе будет увеличиваться линейно, пока конденсатор не зарядится полностью. Скорость, с которой увеличивается напряжение, зависит от емкости конденсатора и резистора. Таким образом, если к цепи приложено прямоугольное или импульсное напряжение, выходной сигнал будет иметь пилообразную форму. Поскольку резистор и конденсатор подключены к виртуальной земле, входное напряжение не меняется при зарядке или разрядке конденсатора. Это помогает достичь функции интеграции лайнера.

Применение и использование схемы интегратора

1. Схемы интегратора используются в аналоговых компьютерах. В старые времена аналоговые компьютеры так часто использовались. Аналоговые компьютеры не так быстры в работе, как цифровые. Даже они могут выполнять только несколько операций.

2. Они также используются в схеме аналого-цифрового преобразователя. Короче говоря, он называется ADC. Он принимает аналоговый сигнал на вход и генерирует цифровой сигнал на выходе.

3. Они также используются для преобразования аналоговых сигналов, таких как модуляция.

4. Они также используются в схемах формирования волны.

Читайте также:  

• [Точно] Разница между конденсатором связи и конденсатором обхода
• Объяснение разницы между усилителем напряжения и тока
• Что такое конфигурация с общим эмиттером в транзисторном усилителе?
• Коэффициент усиления усилителя, типы, важность, эффекты, измерение
• [ЛУЧШИЙ] Применение, преимущества, недостатки дифференциального усилителя

Спасибо за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Операционный усилитель как интегратор и дифференциатор: руководство для начинающих! —

Содержание

• Что такое Integrator?
• Рабочий принцип интегратора
• Схема интегратора Op-AMP
• Выход интегратора
• DRIVICAT0052
• Применение интегратора
• Что такое дифференциатор?
• OP-AMP AS Differiator
• Принцип работы дифференциатора
• Выходная форма волны дифференциатора
• Приложение
.
Определение интегратора

Если путь обратной связи осуществляется через конденсатор вместо сопротивления, то на пути отрицательной обратной связи операционных усилителей установлена ​​RC-сеть. Этот тип конфигурации схемы помогает в реализации математической операции, в частности интеграции, и эта схема операционного усилителя известна как схема интегратора операционного усилителя.

Выход схемы представляет собой интегрирование приложенного входного напряжения во времени.

Схемы интегратора в основном представляют собой инвертирующие операционные усилители (они работают в конфигурации инвертирующего операционного усилителя с соответствующими конденсаторами и резисторами), которые обычно создают треугольную волну на выходе из прямоугольной волны на входе. Следовательно, они также используются для создания треугольных импульсов.

Операционный усилитель в качестве интегратора
Принцип работы интегратора

Операционные усилители можно использовать для математических приложений, таких как интегрирование и дифференцирование, путем реализации определенных конфигураций операционных усилителей.

Когда путь обратной связи проходит через конденсатор вместо сопротивления, RC-сеть устанавливается на пути отрицательной обратной связи операционных усилителей. Этот тип конфигурации схемы помогает в реализации математической операции, в частности интеграции, и эта схема операционного усилителя известна как схема интегратора операционного усилителя. Выход схемы представляет собой интегрирование приложенного входного напряжения во времени.

Схема интегратора операционного усилителя Схема интегратора операционного усилителя
Выход интегратора Форма входного и выходного сигнала интегратора конденсаторы и резисторы), которые обычно создают выходной сигнал треугольной формы из входного сигнала прямоугольной формы. Следовательно, они также используются для создания треугольных импульсов.

Ток в цепи обратной связи участвует в зарядке и разрядке конденсатора; следовательно, величина выходного сигнала зависит от количества времени, в течение которого напряжение присутствует (приложено) на входной клемме схемы.

Вывод операционного усилителя в качестве интегратора

Как мы знаем из концепции виртуальной земли, напряжение в точке 1 равно 0 В. Следовательно, конденсатор находится между выводами, один из которых имеет нулевой потенциал, а другой — потенциал V ₀ . Когда на вход подается постоянное напряжение, на выходе возникает линейно возрастающее напряжение (положительное или отрицательное в зависимости от знака входного сигнала), скорость изменения которого пропорциональна величине приложенного входного напряжения.

Из приведенной выше схемы видно, что В ₁  = В ₂  = 0

Входной ток как:

Из-за характеристик операционного усилителя (входное сопротивление операционного усилителя бесконечно) как входной ток на вход операционного усилителя в идеале равен нулю. Поэтому ток, проходящий от входного резистора приложенным входным напряжением V _i , по пути обратной связи перетекает в конденсатор C ₁ .

Следовательно, ток со стороны выхода также может быть выражен как:

Приравнивая приведенные выше уравнения, мы получаем,

Таким образом, выход операционного усилителя этой схемы интегратора равен:

Как следствие, схема имеет коэффициент усиления -1/RC. Отрицательный знак указывает на фазовый сдвиг 180 ^o .

Практический операционный усилитель в качестве интегратора

Если мы подаем синусоидальный входной сигнал на интегратор, интегратор пропускает низкочастотные сигналы, ослабляя высокочастотные части сигнала. Следовательно, он ведет себя как фильтр нижних частот, а не как интегратор.

У практического интегратора есть и другие ограничения. В отличие от идеальных операционных усилителей, практические операционные усилители имеют конечный коэффициент усиления без обратной связи, конечное входное сопротивление, входное напряжение смещения и входной ток смещения. Это отклонение от идеального операционного усилителя может повлиять на работу несколькими способами. Например, если V _в  = 0, ток проходит через конденсатор из-за наличия как выходного напряжения смещения, так и входного тока смещения. Это вызывает дрейф выходного напряжения с течением времени до насыщения операционного усилителя. Если ток входного напряжения равен нулю в случае идеального операционного усилителя, то никакого дрейфа быть не должно, но это неверно для практического случая.

Чтобы свести на нет эффект, вызванный входным током смещения, мы должны модифицировать схему таким образом, чтобы напряжение ошибки будет

. Следовательно, одинаковое падение напряжения возникает как на положительной, так и на отрицательной клеммах из-за входного тока смещения.

Для идеального операционного усилителя, работающего в режиме постоянного тока, конденсатор работает как разомкнутая цепь, и, следовательно, коэффициент усиления цепи бесконечен. Чтобы преодолеть это, резистор R 9 с большим сопротивлением0163 F  подключается параллельно конденсатору в цепи обратной связи. Из-за этого коэффициент усиления схемы ограничен конечным значением (фактически малым) и, следовательно, имеет небольшую погрешность напряжения.

практический интегратор операционных усилителей
• V _IOS относится к входному напряжению смещения
• I _BI относится к входному току смещения
Что такое дифференциатор?
Определение Дифференциатора

Если входное сопротивление в инвертирующем выводе заменить конденсатором, то на пути отрицательной обратной связи операционных усилителей образовалась RC-цепочка. Такая конфигурация схемы помогает реализовать дифференциацию входного напряжения, и эта конфигурация схемы операционного усилителя известна как схема дифференциатора операционного усилителя.

Дифференциатор операционного усилителя в основном работает как фильтр верхних частот, и амплитуда выходного напряжения, создаваемого дифференциатором, пропорциональна изменению приложенного входного напряжения.

Операционный усилитель как дифференциатор

Как мы уже изучали ранее в схеме интегратора, операционные усилители можно использовать для реализации различных математических приложений. Здесь мы подробно изучим конфигурацию дифференциального операционного усилителя. Усилитель-дифференциатор также используется для создания формы волны, а также в модуляторах частоты.

Дифференциатор на операционном усилителе в основном работает как фильтр верхних частот, и амплитуда выходного напряжения, создаваемого дифференциатором, пропорциональна изменению приложенного входного напряжения.

Принцип работы дифференциатора

Когда входное сопротивление в инвертирующем выводе заменяется конденсатором, на пути отрицательной обратной связи операционных усилителей образуется RC-цепочка. Такая конфигурация схемы помогает реализовать дифференциацию входного напряжения, и эта конфигурация схемы операционного усилителя известна как схема дифференциатора операционного усилителя.

В дифференцирующей схеме операционного усилителя выходом схемы является дифференцирование входного напряжения, подаваемого на операционный усилитель, по времени. Поэтому дифференциатор операционного усилителя работает в конфигурации инвертирующего усилителя, что приводит к тому, что выходной сигнал не совпадает по фазе с входным сигналом на 180 градусов. Дифференциальная конфигурация операционного усилителя обычно реагирует на треугольные или прямоугольные входные сигналы.

Цепь дифференциатора A Цепь дифференциатора на операционном усилителе

Как показано на рисунке, конденсатор последовательно соединен с источником входного напряжения. Входной конденсатор C ₁ изначально не заряжен и, следовательно, работает как разомкнутая цепь. Неинвертирующая клемма усилителя подключена к земле, тогда как инвертирующая входная клемма подключена через резистор отрицательной обратной связи R _f к выходной клемме.

Из-за идеальных характеристик операционного усилителя (входное сопротивление операционного усилителя бесконечно), так как входной ток I на вход операционного усилителя идеально равен нулю. Поэтому ток, протекающий через конденсатор (в этой конфигурации входное сопротивление заменено конденсатором) из-за приложенного входного напряжения V _в , течет по пути обратной связи через резистор обратной связи R _f .

Как видно из рисунка, точка X виртуально заземлена (в соответствии с концепцией виртуального заземления), потому что заземлена неинвертирующая входная клемма (точка Y имеет потенциал земли, т. е. 0 В).

Следовательно, Vx = Vy = 0

По отношению к конденсатору со стороны входа ток, протекающий через конденсатор, можно записать как:

По отношению к резистору обратной связи на выходе ток, протекающий через него, можно представить как :

Из вышеприведенных уравнений при приравнивании токов в обоих результате получаем,

Схема дифференцирующего усилителя требует очень малой постоянной времени для своего применения (дифференцирования), а значит это одно из его основных преимуществ.

Значение произведения C ₁ R _f известно как постоянная времени дифференциатора, а выход дифференциатора равен C ₁ R _f , умноженному на дифференцирование сигнала V _в .