积分电路设计原则是什么_rc微分电路和积分电路的区别

积分电路设计原则是什么_rc微分电路和积分电路的区别运算放大器积分电路及积分电路设计运算放大器积分电路及积分电路设计积分电路 Integrator circuit在运算放大器积分器电路中,电容器插入反馈环路中,并在反相输入端与R1一起产生一个RC时间常数。 积分的物理意义积分的物理意义我们经常会使

运算放大器积分电路及积分电路设计   运算放大器积分电路及积分电路设计   积分电路 Integrator circuit   在运算放大器积分器电路中,电容器插入反馈环路中,并在反相输入端与R1一起产生一个RC时间常数。 积分的物理意义   积分的物理意义我们经常会使用到,例如下面的几个例子。   1、加速度对时间的积分就是速度;   2、速度对时间的积分就是路程;   3、功率对时间的积分就是功。 积分的几何意义   几何意义来自于我们的数学基础概念,比如几何处理等问题,如下所示。   
在这里插入图片描述 积分电路   积分器电路根据电路时间常数和放大器的带宽,在一个频率范围内输出输入信号的积分。   输入信号被施加到反相输入,因此输出相对于输入信号的极性反相。理想的积分器电路将饱和到电源轨,具体取决于输入失调电压的极性并需要增加一个反馈电阻R2,以提供稳定的直流工作点。反馈电阻器限制了执行积分功能的较低频率范围。 设计须知   1.对于反馈电阻,请使用尽可能大的值。   2.选择一个CMOS运算放大器,以最小化输入偏置电流的误差。   3.放大器的增益带宽积(GBP)将设置积分器功能的上限频率。   集成功能的有效性通常在距放大器带宽约十年的时间开始降低。   4.需要将一个可调基准电压连接到运算放大器的同相输入,以消除输入失调电压,否则较大的DC噪声增益将导致电路饱和。具有非常低的失调电压的运算放大器可能不需要这样做。   积分电路如下所示:   
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在这里插入图片描述 积分电路计算   积分电路输出电压Vout计算   
在这里插入图片描述 如何设计   1、我们需要先设定电阻值,即就是上图中的R1;   2、计算C1以设置单位增益积分频率。   3、计算R2将下限截止频率设置为比最小工作频率低十倍。   4、选择增益带宽至少为所需最大工作频率的10倍的放大器。   
在这里插入图片描述   增益带宽积   假设运算放大器的增益带宽积为1 MHz,它意味着当频率为1 Mhz时,器件的增益下降到单位增益。即此时A=1。同时说明这个放大器最高可以以1 MHz的频率工作而不至于使输入信号失真。由于增益与频率的乘积是确定的,因此当同一器件需要得到10倍增益时,它最高只能够以100 kHz的频率工作。   单位增益带宽   单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,随着输入信号频率不断变大,输出信号增益将不断减小,当从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的0.707)时,所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。 导数的运算   因为我们在高等数学里面是先讲到的导数相关运算,再讲述的是积分运算。   简单函数:   
在这里插入图片描述   复合函数:   
在这里插入图片描述 积分的运算   
在这里插入图片描述 运放芯片本身需要注意的参数   VOS 输入失调电压   输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时。两个输入端之间所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性。对称性越好。输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系。当中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间。   IB 输入偏置电流   运放两个输入端偏置电流的平均值, 确切地说是运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。   IOS 输入失调电流   在零输入时,差分输入级的差分对管基极电流之差,II0=|IB1-IB2|。用于表征差分级输入电流不对称的程度。通常,Ios为(0.5~5)nA,高质量的可低于 1nA。   AOL 开环电压增益   开环电压增益参数Aol被定义为输出电压的改变量与两个输入端之间电压该变量之比。   运算放大器的静态输入指标及动态技术指标:输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流、共模抑制比、单位增益带宽、转换速率、压摆率、输入阻抗、输出阻抗。 积分电路的应用:   1、积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波;   2、积分电路电阻串联在主电路中,电容在干路中;   3、积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度;   4、积分电路输入和输出成积分关系 积分电压波形   我们经常所了解到的方波转为三角波;   
在这里插入图片描述   R2如果不增加将会导致输出出现积分饱和,也就是电容无法放电,导致输出异常甚至可能达到和供电电源一样的电压,因此需要增加这个大的并联电容; 积分电路分析分析   如果现在施加到Vin的方波进入其正半周期并在Vin处产生稳定的正DC电压,则电流将流过R1并开始对C1充电。   由于R1和C1的交界处的电压(LM324的反相输入)保持在虚拟地,因此,运放输出(连接至C1的右面板)的电压将开始以一定速率下降由CR时间常数控制。   输出电压将继续下降,试图达到一个等于Vin且与Vin相反的负电压。此动作导致输出端出现相对线性的负向斜率,直到(远在一个时间常数结束之前),输入方波突然改变极性。   在输入方波的负向半周期开始时将Vin的电压更改回较低的水平将导致C1开始放电,并将反相输入保持在0V,运算放大器输出的电压将开始以线性方式增加。   这一直持续到下一个周期开始时输入突然再次变为正。   为了在输出三角波形上产生线性斜坡,积分器电路的CR时间常数应类似于或长于输入波周期时间的一半。   在图所示的情况下,时间常数R1 x C1(100exp3 x 10exp-9)= 220µs将周期为1 / 2exp3Hz = 500µs / 2 = 250µs的1kHz方波转换为合理的线性三角波波。 Reference   更多详细介绍可以参考TI相关介绍。   1、http://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.html   2、https://wenku.baidu.com/view/4e228473227916888586d763.html   3、https://learnabout-electronics.org/Amplifiers/amplifiers66.php   今日清明,共寄哀思

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