9.3.4 Схема дифференцирования

Поменяв местами резистор и конденсатов в схеме интегратора

( рис.9.8) получим дифференциатор (рис.9.9).

Рис.9.9. Схема дифференциатора

Выходное напряжение такой схемы

V_OUT = - RC(dV_IN/dt)

Практическая реализация дифференцирующей схемы, показанной на рис.9.9 сопряжена со значительными трудностями по следующим причинам:

• схема имеет чисто ёмкостное входное сопротивление, поскольку один из выводов входного конденсатора привязан к виртуальной земле. В случае, если источником входного сигнала является другой операционный усилитель, это может вызвать его неустойчивость,

• дифференцирование в области высоких частот приводит к значительному усилению высокочастотных составляющих, что, как правило, ухудшает отношение сигнал/шум,

• в петле обратной связи ОУ оказывается включённым инерционное звено первого порядка, создающее в области высоких частот запаздывание по фазе до 90°, оно суммируется с фазовым запаздыванием ОУ, которое может составлять или даже превышать 90°, в результате чего схема становится неустойчивой.

Устранить эти недостатки позволяет включение последовательно с конденсатором дополнительного резистора R₁ ( на рис.9.9 показан пунктиром). Следует отметить, что введение такой коррекции практически не уменьшает диапазона рабочих частот схемы дифференцирования, так как на высоких частотах из-за снижения коэффициента усиления ОУ она всё равно работает неудовлетворительно.