multisim仿真教程積分與微分電路.ppt

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3 2積分與微分電路 3 2 1積分運(yùn)算電路 反相積分電路如圖3 2 1所示 在理想化條件下 輸出電壓u0 t 等于式中UC o 是t 0時(shí)刻電容C兩端的電壓值 即初始值 如果ui t 是幅值為E的階躍電壓 并設(shè)Uc o 0 則 1 電路組成 式中UC o 是t 0時(shí)刻電容C兩端的電壓值 即初始值 如果ui t 是幅值為E的階躍電壓 并設(shè)Uc o 0 則 即輸出電壓uo t 隨時(shí)間增長(zhǎng)而線性下降 顯然RC的數(shù)值越大 達(dá)到給定的uo值所需的時(shí)間就越長(zhǎng) 積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值 在進(jìn)行積分運(yùn)算之前 首先應(yīng)對(duì)運(yùn)放調(diào)零 為了便于調(diào)節(jié) 將圖中K1閉合 即通過(guò)電阻R2 R2 的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零 但在完成調(diào)零后 應(yīng)將K1打開(kāi) 以免因R2的接入造成積分誤差 K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路 同時(shí)可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓UC o 0 另一方面 可控制積分起始點(diǎn) 即在加入信號(hào)ui后 只要K2一打開(kāi) 電容就將被恒流充電 電路也就開(kāi)始進(jìn)行積分運(yùn)算 其輸入 輸出波形如圖3 2 2所示 3 2 1反相積分運(yùn)算電路 圖3 2 2積分運(yùn)算輸入 輸出波形 3 2 2微分電路 微分是積分的逆運(yùn)算 將積分電路中R和c的位置互換 可組成基本微分電路 在理想化條件下 輸出電壓uO等于 可見(jiàn)輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分 微分電路可以實(shí)現(xiàn)波形變換 例如將矩形波變換為尖脈沖 此外 微分電路也可以移相作用 基本微分電路的主要缺點(diǎn)是 當(dāng)輸入信號(hào)頻率升高時(shí) 電容的容抗減小 則放大倍數(shù)增大 造成電路對(duì)輸入信號(hào)中的高頻噪聲非常敏感 因而輸出信號(hào)中的噪聲成分嚴(yán)重增加 信噪比大大下降 另一個(gè)缺點(diǎn)是微分電路中的RC元件 形成一個(gè)滯后的移相環(huán)節(jié) 它和集成運(yùn)放中原有的滯后環(huán)節(jié)共同作用 很容易產(chǎn)生自激振蕩 使電路的穩(wěn)定性變差 最后 輸入電壓發(fā)生突變時(shí)有可能超過(guò)集成運(yùn)放允許的共模電壓 以致使運(yùn)放 堵塞 使電路不能正常工作 為了克服以上缺點(diǎn) 常常采用圖3 2 3所示的實(shí)用微分電路 主要措施是在輸入回路中接入一個(gè)電阻R與微分電容C1 C1 串聯(lián) 在反饋回路中接入一個(gè)電容C與微分電阻R1 R1 并聯(lián) 并使RC1 R1C在正常的工作頻率范圍內(nèi) 使 而 此時(shí)R1 C1 圖3 2 3實(shí)用的微分電路 對(duì)微分電路的影響很小 但當(dāng)頻率高到一定程度時(shí) R1 C1的作用使閉環(huán)放大倍數(shù)降低 從而抑制了高頻噪聲 同時(shí)置RC1形成一個(gè)超前環(huán)節(jié) 對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償 提高了電路的穩(wěn)定性 實(shí)用微分電路輸入輸出波形如圖3 2 4所示 圖3 2 4實(shí)用微分電路輸入輸出波形