ДИФФЕРЕНЦИ́РУЮЩАЯ ЦЕПЬ

ДИФФЕРЕНЦИ́РУЮЩАЯ ЦЕПЬ, уст­рой­ст­во, пред­на­зна­чен­ное для диф­фе­рен­ци­ро­ва­ния по вре­ме­ни элек­трич. сиг­налов. В Д. ц. вы­ход­ное на­пря­же­ние при­бли­жён­но про­пор­цио­наль­но про­из­вод­ной по вре­ме­ни от вход­но­го на­пря­же­ния. Раз­ли­ча­ют пас­сив­ные и ак­тив­ные Д. ц. Про­стей­шая пас­сив­ная Д. ц. со­сто­ит из ём­ко­сти $C$ и со­про­тив­ле­ния $R$ (рис., а). Вход­ное $U_{вх}$ и вы­ход­ное $U_{вых}$ на­пря­жения в Д. ц. свя­за­ны урав­не­нием $dU_{вх}/dt=U_{вых}(t)+dU_{вых}/dt,$ где $τ_0=RC$ – по­сто­ян­ная вре­ме­ни ре­лак­сации. Ес­ли за это вре­мя ам­пли­ту­да и фаза вход­но­го сиг­на­ла не ус­пе­ва­ют силь­но из­ме­нить­ся (т. е. да­же на са­мой вы­со­кой час­то­те $ω_в$ спек­тра сиг­на­ла $τ_0ω_в≪1$), то вы­ход­ной сиг­нал про­пор­цио­на­лен про­из­вод­ной вход­но­го на­п­ряже­ния: $U_{вых}(t)≈τ_0dU_{вх}/dt$. В спек­т­раль­ном пред­став­ле­нии $RC$-цепь ха­рак­те­ризу­ет­ся ком­плекс­ной пе­ре­да­точ­ной функ­ци­ей на­пря­же­ния $K=U_{вых}/U{вх}=iτ_0ω/(1+iτ_0ω).$ Про­цесс диф­фе­рен­ци­ро­ва­ния про­ис­хо­дит тем точ­нее, чем мень­ше $τ_0$, но при этом силь­но умень­ша­ет­ся ве­ли­чи­на вы­ход­но­го на­пря­же­ния. Этот не­дос­та­ток уст­ра­ня­ет­ся в ак­тив­ных Д. ц. при при­сое­ди­не­нии $RC$-це­пи к опе­ра­ци­он­но­му уси­ли­те­лю с от­ри­цат. об­рат­ной свя­зью. Диф­фе­рен­ци­рую­щие $LC$-це­пи ($L$ – ин­дук­тив­ность) на прак­ти­ке ис­поль­зу­ют­ся зна­чи­тель­но ре­же из-за на­ли­чия ак­тив­но­го со­про­тив­ле­ния ка­туш­ки, ко­то­рое ухуд­ша­ет ха­рак­те­ри­сти­ки схе­мы.

Дифференцирующая цепь: а – принципиальная схема; б – форма импульса на входе; в – форма импульса на выходе цепи.

Пас­сив­ные Д. ц. при­ме­ня­ют в им­пульс­ных и циф­ро­вых уст­рой­ст­вах для уко­ра­чи­ва­ния им­пуль­сов. На ри­сун­ке вид­но, что пря­мо­уголь­ные им­пуль­сы (рис., б) при про­хо­ж­де­нии че­рез $RC$-­цепь пре­об­ра­зу­ют­ся в ко­рот­кие за­пус­каю­щие им­пуль­сы с кру­тым фрон­том (рис., в). Ак­тив­ные Д. ц. ис­поль­зу­ют как диф­ферен­циа­то­ры в ана­ло­го­вых вы­чис­лит. уст­рой­ст­вах.