2022-03-01 11:49:39

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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。

基本信息

  • 中文名称

    积分电路

  • 外文名称

    Integrating circuit

  • 主要用于

    波形变换、放大电路失调电压

  • 反应

    消除及反馈控制中的积分补偿等

  • 基础

    基于电压放大器基础之上

  • 主要任务

    确定积分时间C1R1的值

折叠 编辑本段 简介

标准的反相积分电路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,(vi-0)/R=dQ/dt=C*d(0-vo)/dt,所以vo=-1/(RC)∫ vdt.

如果把R1和C换个位置,就成了微分电路(但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基础之上的。

折叠 编辑本段 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t<<RC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i≈ui(t)/R,输出电压u0(t)为

u0(t)= ∫i/Cdt ≈∫ui(t)/RCdt = t*ui(t)/RC图1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Ui(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t<<RC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,如图(b)中实线所示。

积分电路也可用运算放大器和RC电路构成。理想的运算放大器,其输入端电流i1≈0,输入端电压UI≈0。当外加电压ui(t)时,电容器C的充电电流iC=i≈ui(t)/R,输出电压uo(t)(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场同步脉冲。

积分电路还可以用于处理模拟信号。当输入为正弦信号 ui(t)=Um 时,积分电路的输出为

u0(t)=1/RCdt=Um/ωRC

其幅度为输入信号的1/ωRC,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。

折叠 编辑本段 模拟电路

电路型式

图①是反相输入型积分电路,其输出电压是将输入电图①②③图①②③压对时间的积分值除以时间所得的商,即Vout=-1/C1R1∫Vin dt,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。

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Vout=1/C1R1∫(Vin2-Vin1)dt;若将图②的E1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。

折叠 编辑本段 参数选择

主要是确定积分时间C1R1的值,或者说是确定闭环增益线与0dB线交点的频率f0(零交叉点频率),见图③。当时间常数较大,如超过10ms时,电容C1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R1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R1为数千欧~数十千欧,再往小的方向选择C1的值来调整时间常数。因为R1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。

折叠 编辑本段 更多相关

积分电路积分电路电路结构如图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,这里就不详细说了,这里要提的是电路的时间常数R*C,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。

原理:从图得,Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Oo.随后C充电,由于RC≥Tk,充电很慢,所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故

Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt

这就是输出Uo正比于输入Ui的积分(∫Uidt)

RC电路的积分条件:RC≥Tk

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