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积分运算电路的设计方法详细介绍图,积分运算电路的设计方法详细介绍

发布时间:2023-07-17 10:14:39编辑:温柔的背包来源:

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积分运算电路的设计方法详细介绍图,积分运算电路的设计方法详细介绍

本文为大家介绍积分运算电路的设计。积分运算电路的特性分析下图是以集成运算放大器为核心元件的基本逆积分运算电路。输入电压uI通过电阻R施加到运算放大器的反相输入端,C为反馈电容,引入电压并联负反馈,R’为平衡电阻,uO为输出电压。当输入信号uI为占空比q=50%,幅度um,周期t的矩形波时,输出信号为三角波,输入输出信号波形如下图所示。

电路原理分析如下。基于电路虚短路、理想运算放大器虚故障和电路虚地的概念,求解电路方程(1)得到的积分运算关系的一般表达式为:电路时间常数积分电路进入稳态时,电容C上的初始电压不为零。为方便起见,对电路在0tT期间进行了定积分分析和讨论。在0 ~ t/2期间,输入信号uI=UIm,电容C上的初始电压为UOm,由式(2)给出。

根据公式(7),通过选择时间常数RC的值,输出电压的幅值UOm和输入电压的幅值可以是UOM >UIM,UOm=UIm,UOm

防止积分运算电路饱和或截止,但接入射频会分流电容的充放电电流,导致积分误差。为了减小误差,逆积分运算电路的设计一般应满足。已知输入占空比为50%的矩形信号的频率或周期T、幅度UIm、输出电压的幅度UOm和输入电阻RI,确定RC积分电路的元件参数。设计步骤如下:

电路的时间常数由公式(8)确定,电阻r由公式(9)确定,然后求解电容c的值。设计实例:设计一个逆积分运算电路,已知输入矩形波信号的频率为f=1kHz,幅度UIm=2V,输出电压UOm的幅度=8V,输入电阻RI=10k,电源电压VCC=12V。设计过程如下。UOm=8V,VCC=12V,满足公式(9)的线性工况。根据等式(8),电路的时间常数

利用Multisim10仿真软件对设计的逆积分运算电路[7,8]进行仿真验证,构建的仿真电路如下图所示。输入信号uI为矩形波,占空比q=50%,振幅uIm=2V,频率f=1kHz(周期T=0.001s)。双踪示波器用于观察输入信号UI和电容器两端电压uC的波形。积分运算模拟电路

仿真波形如下图所示,其中输入矩形波信号uI和电容两端电压uO从上到下依次为。将两个光标指针移动到电压uO的波形峰间位置,输出电压的峰间值可读出为15.727 V,因此输出电压UOM的幅值=15.727 V/2=7.8635 V,略小于理论设计的输出电压值,可适当减小电容C的容量进行校正。从图5可以看出,输出电压波形是一个具有良好线性度的三角波形。积分运算电路模拟波形

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