PD电路的作用是将输入电路输出的电压信号△Uo1进行PD运算，其输出信号△Uo2送至PI电路。电路原理如图1-14所示。该电路由运算放大器IC2、微分电阻RD、微分电容CD、比例电阻RP等组成。调整RD和RP可改变控制器的微分时间和比例度。

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    事实上，PD电路可看成是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部分串联而成。前者对输入信号进行比例微分运算，后者则起比例放大作用。由于电路采用同相端输入，具有很高的输入阻抗，因此在分析同相端电压△UT与输人信号△Uo1的运算关系时，可以不考虑比例运算放大器的影响。

    图中的开关S用以切断或接通电路的微分作用。当S置于“断”时，电容CD断开，该电路就变成比例运算电路了。只有当S置于“通”时，电路才具有微分作用。

    下面先定性分析的工作原理。当输入△Uo1为一阶跃信号时，在t=0+，即加入阶跃信号瞬间，由于电容CD上的电压不能突变，输入信号△Uo1全部加到IC2同相端T点，所以有△UT（0+）=△Uo1，随着电容CD充电过程的进行，CD两端电压从0V起按指数规律不断上升，△UT按指数规律不断下降。当充电过程结束时，电容CD上的电压将等于电阻9.1KΩ上的电压，此时△UT（∞）=1/n（△Uo1），并保持该值不变。

                                    △Uo2=α△UT

现再定量分析的运算关系。在下列推导中把IC2看作理想运算放大器。对于比例微分网络有如下的关系式，即

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根据这一关系式，可作出的阶跃响应特性，如图1-15所示。利用此响应曲线，可由实验法求取微分时间TD。

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    当图1-14中的开关S处于“断”位置时，微分作用切除，电路只具有比例作用。这时IC2同相端的电压UT=1/n（△Uo1），而电容CD通过电阻R1也俩接至1/n（△Uo1）电平上，CD被充电到UCD=（n-1）/n（△Uo1），因此，稳态时电容CD上的电压与9.1kΩ电阻上的压降相等，即CD右端的电平与UT相等，这样就保证了开关S由“断”切换到“通”的瞬间，即接通微分作用时，输出不发生突变，故对生产过程不产生扰动。

本文来自：智能PID调节仪 

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