積分和微分運算電路

2021-10-19 17:34:04 字數 2292 閱讀 3853

二、微分運算電路

結語以下是本篇文章的正文內容 反相積分運算電路是常用的積分運算電路。如下圖所示。

根據整合運放虛短虛斷,un=

up=0

un=up=0

un=up=

0,in=i

p=0in=ip=0

in=ip=0ir

=ic=

ui−0

rir=ic=\frac

ir=ic=

rui−

0​0 −u

o=uc

0-uo=uc

0−uo=u

c,所以uo=

−ucuo=-uc

uo=−uc

根據電容電壓特性,uo=

−1c∫

uird

tuo=-\frac\int\fracdt\,

uo=−c1

​∫ru

i​dt

即,u o=

−1rc

∫t0t

1uir

dt+u

o(t0

)uo=-\frac\int_^\fracdt\,+uo(t0)

uo=−rc

1​∫t

0t1​

rui​

dt+u

o(t0

) 這裡不用忘記加電容初始電壓,如果ui是常量,uo=

−1rc

ui(t

1−t0

)+uo

(t0)

uo=-\fracui(t1-t0)+uo(t0)

uo=−rc

1​ui

(t1−

t0)+

uo(t

0)電路分析:輸入電阻為r,放大倍數取決於r、c的大小。為保證整合運放輸入級差分放大電路的對稱性,電阻r′r'

r′應等於r的阻值。積分電路常用於波形轉換,如將矩形波變三角波。對正弦波積分可以實現相移。

上述的分析是基於通頻帶內,如果頻率趨於0,電容容抗無窮大,反饋電路近似為開路。反饋電路開路就會導致電壓放大倍數無窮大,整合運放電壓失調。為了避免低頻反饋電阻無窮大,一般會併聯上乙個電阻。

一般取r

2>10r

1r2>10r1

r2>10

r1,可見r2也是乙個大電阻,但是遠比低頻電容容抗小。通頻帶中r2幾乎不分流,所以電壓增益不會減小太多。分析方式與一般的積分運算電路相同。

反相微分運算電路是常用的微分運算電路,如下圖所示。

i r=

ic=c

duid

tir=ic=c\frac

ir=ic=

cdtd

ui​uo=

−ir×

ruo=-ir×r

uo=−ir

×r所以,uo=

−rcd

uidt

uo=-rc\frac

uo=−rc

dtdu

i​放大倍數取決於r、c大小,為保證對稱性r′r'

r′約等於r

上面的微分運算電路存在不少問題,實際運用中會發生阻塞和自激振盪。

電容電壓不會躍變,當輸入發生躍變時,電容起不到緩衝作用,躍變電壓直接輸入到整合運放,導致整合運放中部分三極體進入飽和區或截止區,運放失去放大功能,即出現阻塞。

整合運放輸入級存在著分布電容和其他電容,這些電容是導致電路自激振盪的原因之一。一般整合運放都會帶有補償電容防止自激振盪,但是微分運算電路在輸入級放置電容就很容易發生自激振盪。

一般採用下圖電路來解決阻塞和自激振盪。

如圖所示在輸入級放置乙個小電阻可以防止阻塞,當有較大的脈衝時,電阻可以起到緩衝作用。在反饋通路併聯乙個小電容作為補償電容可以有效防止自激振盪。補償電容選取一般3-10pf。當反饋通路併聯上乙個電容後看上去有點像積分電路,那麼如何區分積分還是微分電路呢?可以通過判斷電容大小,微分電路輸入端的電容遠大於反饋通路的電容。

由於加上的都是小電阻和小電容,在分析放大倍數時可以忽略不記,放大倍數與一般的微分運算電路相同,uo=

−rcd

uidt

uo=-rc\frac

uo=−rc

dtdu

i​

微分和積分模擬電路

掌握的層次 初級層次 熟練記住 中級層次 分析關鍵元器件的作用,分析故障影響和處理方法 電流流向 相位變化 高階層次 定量計算輸入輸出阻抗 輸出與輸入訊號的比值等。微分和積分電路 微分電路 輸出訊號與輸入訊號的微分成正比的電路 uo r ic r c duc dt 因ui uc uo,當t t0時,...

微分運算的時域擴充套件

問題 設 g t 可導,令 f t frac 求 f 2t frac 是否成立?答 否。將導數寫成極限的形式,即 begin f t frac lim frac end 則有 begin f 2t lim frac end 對於等式的右邊有 begin frac lim frac 2 lim fra...

MATLAB中的積分運算

matlab中計算一元函式的 不 定積分使用int函式.int s 計算符號表示式s的不定積分 syms x s x 2 int s 計算x 2的不定積分.int s,x 計算符號表示式關於x的不定積分 syms x a s x 2 a int s,x 計算x 2 a的不定積分.int s,a,b ...