微分器

基本概念

微分器，廣義上指一切能進行微分運算的設備，實際上一般指基本運算電路中的微分運算電路，屬於模擬電路領域的內容。

積體電路是把電晶體、必要的元件以及相互之間的連線同時製造在一個半導體晶片上（如矽片），形成具有一定電路功能的器件。

集成運放，即集成運算放大電路，是一種用於模擬信號的產生、運算和處理的積體電路。

基本運算電路，是指對輸入信號進行一定的基礎運算，包括比例、加減、積分、微分、對數、指數等，輸出信號將反應輸入信號的運算結果的電路。

微分器，在模擬電路中指微分運算電路，也就是對輸入信號進行微分運算並輸出運算結果的電路。

微分器也可以指軟體編程中用來進行微分運算的模組。

為了實現運算關係，運算電路中的集成運放應工作線上性區，因而電路中必須引入負反饋，且為了穩定輸出電壓，均引入電壓負反饋。

“虛短”和“虛斷”是分析運算電路的基本出發點，在分析運算電路時均設集成運放為理想運放，因而其兩個輸入端的淨輸入電壓和淨輸入電流均為0，稱其具有“虛短路”和“虛斷路”兩個特點。

微分運算電路通常由集成運放、電阻、電容組成，有的也包括二極體等。

下圖是基本微分運算電路，

由圖可知，正反相電壓為0，電容兩端電壓等於輸入電壓。因此流過電阻R的電流和流過電容C的電流相等並等於C倍的輸入電壓變化量，公式表示為：

而輸出電壓為：

可見輸出電壓和輸入電壓的變化率成比例。

在軟體編程中，由於計算機獲取的數據或信號是離散的數位訊號，所以微分操作實際是由差分代替的，也就是函式值的差與自變數的差之比為微分值。另外，在MATLAB中有專門的微分模組用以處理微分運算。