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一看就懂的积分电路分析

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积分电路的原理和作用 积分电路是将输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路 积分电路主要用于反馈控制中的波形变换、放大电路失调电压的消除和积分补偿。

积分电路是一种应用广泛的模拟信号计算电路。它是模拟计算机的基本单元,用于模拟微分方程。同时,积分电路也是控制和测量系统中常用的重要单元。它的充放电过程可以实现延迟、定期和各种波形的产生。

一、电路组成

电容器两端的电压uc与流过电容的电流ic积分关系存在,即 在这里插入图片描述 如果能使电路的输出电压uo电容器两端的电压uc成正比,电路输入电压ul流过电容的电流ic成正比,则uo与ul它们之间可以成为积分运算关系。上述要求可以通过理想运输在线区域的虚短和虚断来满足。

在上图中,输入电压通过电阻R添加到集成输入端,并通过电容C在输出端和反相输入端之间引回深度负反馈,形成基本积分电路。为了平衡两个输入端的电阻,同一输入端的电阻通常是

R’ = R (1)

可以看出,这种反相输入基本积分电路实际上是基于反相比电路反馈电路中的电阻RF改为电容c。

由于大端虚地相输送大端虚地,

uo = - uc

可见输出电压与电容两端电压成正比。又由于“虚断”,运放反相输入端的电流为零,则i1=ic,故

u1 = i1R =icR

也就是说,输入电压与流过电容的电流成正比。以上表达式可用

(2)

电阻和电容的乘积称为积分时间常数,通常用符号r表示,即

τ=RC

如果电容器两端在开始积分之前有初始电压,则积分电路将有初始输出电压Uo(0),此时

(3)

二、输入输出波形

(1)输入电压为矩形波

如果在基本积分电路的输入端添加矩形波电压,则公式(3)可以知道,当t≤to时,u1=0,故uo=0;当to《t≤t1时,uI=U1=常数,则

此时uo随着时间的推移,增长速度和输入电压长,增长速度和输入电压范围U与积分时间常数成正比RC成反比。

当t》t1时,u1=0、由式(3)可知此时uo将保持t=t输出电压值不变。

(2)输入电压为正弦波

若u1=Umsinwt,由式(3)可得

此时,积分电路的输出电压为余弦波。uo的相位比u1领先90°。此时,积分电路的作用是移相。

三、积分电路误差

积分误差的主要原因如下:

一方面是因为集成运输不是理想的特点。例如,当u1=0地,uo它也应该是零,但由于输入偏置电流过积分电容,因此uo逐渐上升,时间越长,误差越大。另一个例子是,由于集成运输的通频带不够宽,积分电路对快速变化的输入信号反应缓慢,导致输出波形滞后等。

另一方面,积分误差是由积分电容引起的。例如,当u1回到零后,uo原始值应保持不变,但由于电容器有泄漏电阻,因此uo振幅值逐渐下降。另一个例子是,电容器的吸附效应也会给积分电路带来误差,等等。

标签: 如何维持电容器端电压rf7170集成电路ic

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