理论教育 积分运算电路的设计及应用

积分运算电路的设计及应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:与反相比例运算电路相比较,若反馈元件用电容Cf 代替Rf,即构成积分运算电路,如图6-15a所示。由于采用反相输入,由“虚短”“虚地”和“虚断”的特点,u-≈u+=0,i1=if,则而il=ui/Rl,所以式说明了输出电压uo 与输入电压ui 对时间的积分成正比,故称为积分运算电路,负号表示二者的相位相反,积分时间常数为τi=R1Cf。积分时间常数τi 越大,达到负饱和值-Uo所需时间越长。图6-15积分运算电路例6-4 已知,试求积分运算中的R1、Rp。

积分运算电路的设计及应用

与反相比例运算电路相比较,若反馈元件用电容Cf 代替Rf,即构成积分运算电路,如图6-15a所示。

由于采用反相输入,由“虚短”“虚地”和“虚断”的特点,u≈u=0,i1=if,则

而il=ui/Rl,所以

式(6-12)说明了输出电压uo 与输入电压ui 对时间的积分成正比,故称为积分运算电路,负号表示二者的相位相反,积分时间常数为τi=R1Cf

若设输入电压ui 为正阶跃电压,即在t<0时,ui=0,当t≥0时,ui 突然跃变到U,且设电容事先未充电。

当阶跃电压突然作用的瞬间,由于储能元件电容上的电压不能跃变,故输出电压uo=0。此后,随着电容的逐渐充电,uo 随时间近似按线性关系向负值方向增长,但不能无限增长下去。(www.daowen.com)

当ui=U 时,输出电压为uo≈-,即随着时间t 的增加,uo 向负值方向增大,直到达到负饱和值-Uo(sat)为止,运算放大器进入饱和工作状态,uo 保持不变,积分作用停止。积分时间常数τi 越大,达到负饱和值-Uo(sat)所需时间越长。积分运算电路的阶跃响应uo 随时间变化的波形如图6-15b 所示。在t=RlCf 时,uo≈-U。外接平衡电阻Rp=R1

图6-15 积分运算电路

例6-4 已知,试求积分运算中的R1、Rp

解 由式(6-12)知,,所以

故有,Rp=R1=500kΩ。

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