multisim仿真教程積分與微分電路

1、3.2 積分與微分電路積分與微分電路 3.2.1 積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路n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n n式中UC(o)是t0時(shí)刻電容C兩端的電壓值，即初始值。n如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)Uc(o)0，則 )0(1)(010ctiudtuCRtu1. 電路組成電路組成n式中UC(o)是t0時(shí)刻電容C兩端的電壓值，即初始值。n如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)Uc(o)0，則ttCREEdtCRtu01101)(n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

2、的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值。n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)， n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 微分電路微分電路n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

3、基本微分電路。在理想化條件下，輸出電壓uO等于。n可見(jiàn)輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分。dtduRCui0n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。n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n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。n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n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R C1形成一個(gè)超前環(huán)節(jié)，對(duì)相