积分电路(一种模拟信号运算电路)
积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。它是组成模拟计算机的基本单元,用以实现对微分方程的模拟。同时,积分电路也是控制和测量系统中常用的重要单元,利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。积分电路由电阻和电容组成,与微分电路非常相近,但两者并不相同。积分电路主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合
积分电路
Integrating circuit
消除及反馈控制中的积分补偿等
波形变换、放大电路失调电压
基于电压放大器基础之上
确定积分时间C₁R₁的值
主要简介
标准的反相积分电路
右图是一个典型的积分电路图。由图可以看出,输入信号经过了一个电阻后经过反馈流到电容上,但此时认为电容的初始电量为零,故此时给电容充电。由理想运算放大器的虚短、虚断性质得,因此如果把R和C换个位置,就成了微分电路。注意:输入的电压应该是交流信号才可通过电容。
上面讨论的运算放大器是基于电压放大器之上的。
基本原理
积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路。最简单的积分电路由一个电阻R和一个电容C构成,如右图(a)所示。若时间常数RC足够大,外加电压时,电容C上的电压只能慢慢上升。在
的时间范围内,电容C两端电压很小,输入电压主要降落在电阻R上,充电电流,输出电压为图1
即输出电压近似与输入电压的时间积分值成比例。如果输入信号U(t)是一个阶跃电压,理想积分电路的输出是一线性斜升电压,如右图(b)虚线所示。简单的RC积分电路的实际输出波形与理想情况不同,在
的时间范围内,输出电压比较接近于理想的线性斜升电压,随着时间延续,电容两端的电压增高,充电电流减小、输出电压就越来越偏离理想积分电路的输出,如右图(b)中实线所示。积分电路可用运算放大器和RC电路构成。理想的运算放大器,其输入端电流
,输入端电压。当外加电压时,电容器C的充电电流 ,输出电压(即电容器C两端电压)为积分电路可用于产生精密锯齿波电压或线性增长电压,以作为测量和控制系统的时基;也可用于脉冲波形变换电路中。在电视接收机中,采用积分电路可从复合同步信号中分离出同步脉冲。
积分电路还可以用于处理模拟信号。当输入为正弦信号
时,积分电路的输出为其幅度为输入信号的,相位落后90°。当输入信号含有不同频率分量时,积分电路输出端的信号中频率较高的分量所占的比例降低。在间接调频器中,为了用调相电路得到调频波,先用积分电路对调制信号积分,后由调相电路对载波进行相位调制,得到调频波。[1]模拟电路
图①②③
电路型式上,右图①是反相输入型积分电路,其输出电压是将输入电压对时间的积分值除以时间所得的商,即,由于受运放开环增益的限制,其频率特性为从低频到高频的-20dB/dec倾斜直线,故希望对高频率信号积分时要选择工作频率相应高的运放。右图②是差动输入型积分电路,将两个输入端信号之差对时间积分。其输出电压
;若将图②的端接地,就变成同相输入型积分电路。它们的频率特性与图①电路相同。参数选择
主要是确定积分时间
的值,或者说是确定闭环增益线与0dB线交点的频率(零交叉点频率),见图③。当时间常数较大,如超过10ms时,电容的值就会达到数微法,由于微法级的标称值电容选择面较窄,故宜用改变电阻的方法来调整时间常数。但如所需时间常数较小时,就应选择为数千欧~数十千欧,再往小的方向选择的值来调整时间常数。因为的值如果太小,容易受到前级信号源输出阻抗的影响。根据以上的理由,图①和图②积分电路的参数如下:积分时间常数0.2s,零交叉频率0.8Hz,输入阻抗200kΩ,输出阻抗小于1Ω。
相关问题
积分电路
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电路结构如右图J-1,积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单,都是基于电容的充放电原理,这里就不再赘述。这里要提的是电路的时间常数RC,构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的时间宽度。输出信号与输入信号的积分成正比的电路,称为积分电路。其原理如下:
从图得:
因
,当
时,,随后C充电,由于,充电很慢,所以认为
,即,故
这就是输出
正比于输入的积分()注:RC电路的积分条件为:
1.什么是积分电路?一文解析所有积分电路应用 · 21世纪电子网(引用日期:2021-10-07)