积分电路波形_积分电路波形

积分电路波形_积分电路波形运算放大器作为积分器电路及计算公式运算放大器可以配置为执行微积分运算,例如微分和积分。在积分电路中,输出是输入电压对时间的积分。无源积分器是一种不使用任何有源器件(如运算放大器或晶体管)而仅使用无源器件(如电阻器和电容器)的电路。

运算放大器作为积分器电路及计算公式   运算放大器可以配置为执行微积分运算,例如微分和积分。在积分电路中,输出是输入电压对时间的积分。无源积分器是一种不使用任何有源器件(如运算放大器或晶体管)而仅使用无源器件(如电阻器和电容器)的电路。   由有源器件组成的积分器电路称为有源积分器。与简单的 RC 电路相比,有源积分器可提供低得多的输出电阻和更高的输出电压。   运算放大器的微分和积分电路基本上是反相放大器,并带有适当放置的电容器。积分器电路通常设计为从方波输入产生三角波输出。   集成电路在处理正弦波输入信号时具有频率限制。   理想运算放大器积分电路   运算放大器积分器电路产生的输出电压与波形下包含的面积(幅度乘以时间)成正比。   理想的运放积分器使用一个电容 C f,连接在输出端和运放反相输入端之间,如下图所示。   
积分电路波形_积分电路波形   对反相输入端的负反馈确保节点 X 保持在地电位(虚拟地)。如果输入电压为0 V,则没有电流通过输入电阻R 1,电容不充电。   因此,理想的输出电压为零。   如果将恒定的正电压 (DC) 施加到积分放大器的输入端,则输出电压将以线性速率下降到负值,以试图将反相输入端保持在地电位。   相反,输入端的恒定负电压会导致输出端呈线性上升(正)电压。输出电压的变化率与施加的输入电压值成正比。   输出电压计算   从电路中可以看出,节点Y通过补偿电阻R 1接地。由于虚拟接地,节点 X 也将处于接地电位。   V X = V Y = 0   由于运算放大器的输入电流在理想情况下为零,因此流经输入电阻器的电流由于 Vin ,也流经电容器Cf。   从输入端,电流 I 给出为,   I = (VIN – VX) / R1 = VIN / R1   从输出端,电流 I 给出为,   I = C f [d(V X – V OUT )/dt] = -C f [d(V OUT )/dt]   等式 I 的上述两个方程,我们得到,   [V IN / R 1 ] = – C f [d(V OUT )/dt]   对上式两边积分,   
积分电路波形_积分电路波形   在上述等式中,输出为 -{1/(R 1 * C f )} 乘以输入电压的积分,其中 (R 1 * C f ) 项称为积分器的时间常数。   负号表示输入和输出之间存在 180 o的相移  ,因为输入提供给运算放大器的反相输入端。   有源积分器的主要优点是时间常数大,可以对输入信号进行精确积分。   积分放大器作为斜坡发生器   如果积分放大器的阶跃输入被一个连续的时间方波代替,输入信号幅度的变化对反馈电容进行充电和放电。   这导致三角波输出的频率取决于 (R 1 * C f ) 的值,该值被称为电路的时间常数。这种电路通常称为斜坡发生器。   在方波输入的正半周期间,恒定电流 I 流过输入电阻 R1。由于流入运算放大器内部电路的电流为零,因此实际上所有电流都流过反馈电容器 C f。该电流对电容器充电。   由于电容连接到虚拟地,电容两端的电压就是运算放大器的输出电压。   在方波输入的负半周期间,电流 I 反向。电容器现在线性充电并产生正向斜坡输出。   
积分电路波形_积分电路波形   交流运算放大器积分器   如果运算放大器积分器具有频率变化的正弦波输入,则积分器的行为类似于“低通滤波器”,在输出端仅产生低频信号。所有高频信号分量都被阻挡或衰减。   在 0 Hz 时,反馈电容表现为开路,因此没有从输出到运算放大器反相输入的反馈。现在,该电路就像一个具有非常高增益的开环反相放大器。   这将导致输出电压饱和。随着输入频率的增加,电容器被充电。在较高频率下,电容器就像短路一样。   具有直流增益控制的运算放大器积分器   为避免输出电压饱和并提供增益控制,可以在反馈电容 C f上并联一个高阻值电阻。   积分器的闭环增益将为 (R 2 / R 1 ),就像普通的反相放大器一样。   因此,在输入信号的低频下,电路的行为通常类似于积分器。在高频下,电容器充当短路并绕过电阻器R 2。   电容器的电抗反过来会降低放大器的增益。   
积分电路波形_积分电路波形   带直流增益控制的交流积分放大器的频率响应如上图所示。在输入的较低频率下,电容器保持未充电状态并充当开路。   这导致(R 2 / R 1 )的增益。随着输入信号频率的增加,反馈电容器被充电并几乎像短路一样,绕过反馈电阻器 R 2。这导致增益以每十倍频 20 dB 的速率线性下降。   运算放大器集成器应用   运算放大器积分放大器用于在模拟计算机中执行微积分运算。   集成电路最常用于模数转换器、斜坡发生器以及波形整形应用中。   另一种应用是整合一个代表水流的信号,产生一个代表通过流量计的水总量的信号。积分器的这种应用有时在工业仪器行业中被称为累加器。   运算放大器集成器摘要   运算放大器可用于执行微积分运算,例如微分和积分。这两种配置都在电路的反馈部分使用电抗件(通常是电容器而不是电感器)。   积分电路对输入信号执行关于时间的积分数学运算,即输出电压与随时间积分的施加的输入电压成比例。   积分器的输出与输入的相位相差 180 o,因为输入应用于运算放大器的反相输入端。   集成电路通常用于从方波输入产生斜波。积分放大器在处理正弦波信号时具有频率限制。   以上文章有IC先生网www.mrchip.cn编辑整理,请勿转载。图片来源网络,如有侵权请联系删除。 特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点,不代表新浪网观点或立场。如有关于作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系。

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