下圖是一個典型的積分電路圖。由圖可以看出,輸入信號經(jīng)過了一個電阻后經(jīng)過反饋流到電容上,但此時認為電容的初始電量為零,故此時給電容充電。由理想運算放大器的虛短、虛斷性質(zhì)得,(vi-0)/R=dQ/dt=C*d(0-vo)/dt,所以vo=-1/(RC)∫ vdt.如果把R1和C換個位置,就成了微分電路(但輸入的電壓應(yīng)該是交流信號才可通過電容)。
上面討論的運算放大器是基于電壓放大器基礎(chǔ)之上的。
積分電路是使輸出信號與輸入信號的時間積分值成比例的電路。最簡單的積分電路由一個電阻R和一個電容C構(gòu)成,如圖1所示。電阻R和電容C串聯(lián)接入輸入信號VI,由電容C輸出信號V0,當RC(τ)數(shù)值與輸入方波寬度tW之間滿足:τ》》tW (一般至少為10倍以上),在電容C兩端(輸出端)得到鋸齒波電壓,如圖2所看到的:
由上圖可知,當t=t1 時,Vi由0-》Vm,由于電容兩端的電壓不能突變,所以此時Vo=Vc=0;
當t1》tw,電容充電很緩慢;
當t=t2 時,VI由Vm→0,相當于輸入端被短路,電容原先充有左正右負電 壓VI經(jīng)R緩慢放電,VO(VC)按指數(shù)規(guī)律下降。
這樣,輸出信號就是鋸齒波,近似為三角形波,τ》》tW是本電路必要條件,由于他是在方波到來期間,電容僅僅是緩慢充電,VC還未上升到Vm時,方波就消失,電容 開始放電,以免電容電壓出現(xiàn)一個穩(wěn)定電壓值,并且τ越大,鋸齒波越接近三角波。輸出波形是對輸入波形積分運算的結(jié)果,他是突出輸入信號的直流及緩變分量,減少輸入信號的變化量。這種積分電路配合施密斯觸發(fā)器的應(yīng)用便能夠得到標準矩形波的延時電路。
當輸入信號電壓加在輸入端時,電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性可有下面的公式表達:
i = (V/R)e-(t/CR)
i--充電電流(A); ?
V--輸入信號電壓(V); ?
C--電阻值(歐姆);
e--自然對數(shù)常數(shù)(2.71828);
t--信號電壓作用時間(秒); ?
CR--R、C常數(shù)(R*C)
由此我們可以找輸出部分即電容上的電壓為V-i*R,結(jié)合上面的計算,我們可以得出輸出電壓曲線計算公式為(其曲線見下圖):
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