积分电路的
设计
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积分电路的设计方法与步骤
积分电路的设计可按以下几个步骤进行:
1(选择电路形式
积分电路的形式可以根据实际要求来确定。若要进行两个信号的求和积分运算，应选择求和积分电路。若只要求对某个信号进行一般的波形变换，可选用基本积分电路。基本积分电路如图1所示:
2(确定时间常数τ=RC
τ的大小决定了积分速度的快慢。由于运算放大器的最大输出电压Uomax为有限值(通常Uomax=?10V左右)，因此，若τ的值太小，则还未达到预定的积分时间t之前，运放已经饱和，输出电压波形会严重失真。
因此，当输入信号为正弦波时，τ的值不仅受运算放大器最大输出电压的限制，而且与输入信号的频率有关，对于一定幅度的正弦信号，频率越低τ的值应该越大。
3(选择电路元件
1)当时间常数τ=RC确定后，就可以选择R和C的值，由于反相积分电路的输入电阻Ri=R，因此往往希望R的值大一些。在R的值满足输入电阻要求的条件下，一般选择较大的C值，而且C的值不能大于1μF。
2)确定RP
RP为静态平衡电阻，用来补偿偏置电流所产生的失调，一般取RP=R。如R=Ri=10 kΩ,R也就是输入电阻.
3)确定Rf
在实际电路中，通常在积分电容的两端并联一个电阻Rf。Rf是积分漂移泄漏电阻，用来防止积分漂移所造成的饱和或截止现象。为了减小误差要求Rf ? 10R。
4(选择运算放大器
为了减小运放参数对积分电路输出电压的影响，应选择:输入失调参数(UIO、IIO、IB)小，开环增益(Auo)和增益带宽积大，输入电阻高的集成运算放大器。
为了防止因C长时间充电导致集成运放饱和，常在C上并联电阻Rf，
在积分电路的并联电阻有2种作用!
1:低频段时(f约等于0Hz),可看作一个增益为-Rf/R的反向放大器. 2:中频段时(0Hz
fh),大于截止频率(1/2*Pi*Rf*c),增益将衰减! 所以说,并联电阻并不是提高高频段的增益,而是提高中频段的直流增益!
二(实际积分电路误差的定性
分析
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1(运放的输入失调电压UIO和 输入失调电流IIO对积分电路输出电压的影响:
当输入电压ui为零时，积分电路的输出端存在一定数值的零漂移电压，这个电压随时间变化，称为积分漂移。
积分漂移是积分电路的主要误差之一，减小积分漂移的方法有:
?( 选择失调电压小和失调电流小的运放。
?( 选择RP=R。
?( 在积分时间常数一定的情况下，尽量加大积分电容C的值。
2(运放的开环增益对积分电路输出电压的影响。
由于实际运放的开环增益Auo不是无穷大，而是一个有限值。因此，对积分电路的输出电压也将产生影响。
?(积分电路输出电压的相对误差与运放的开环增益Auo、积分时间常数RC成反比，
与积分时间t成正比。
?(运放的开环增益Auo越大，积分电路的相对误差越小。对于相同的开环增益Auo和
积分时间常数RC，积分时间t越长，积分电路的相对误差就越大。
?(要得到比较准确的积分运算，积分时间t必须要远远小于运放的开环增益Auo与
积分时间常数RC的乘积。
3(运放的输入电阻Rid所引起的误差:
由于实际运放的输入电阻Rid不是无穷大，因此也将对输出电压产生一定的误差。输入电阻Rid的作用是降低了运放的开环增益，使积分电路输出电压的相对误差增加。当时，输入电阻Rid的影响可以忽略。
4(积分电容的泄漏电阻RC对积分电路输出电压的影响
积分电容的泄漏电阻RC对积分电路输出电压的影响是比较大的。因此，，为了提高积分电路的运算精度，应选择漏电小，质量好的电容。
5(运算放大器的有限带宽对积分电路输出电压的影响
运算放大器的有限带宽会影响积分电路的传输特性，使积分电路的输出电压产生一定的时间滞后现象。运算放大器的带宽越窄，时间滞后现象越严重。为了降低时间滞后现象，应选用增益带宽积比较大的运算放大器。
浙公网安备 33021202002483