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原来积分电路是这样工作的

积分电路由电阻和电容组成,与微分电路非常相近,但两者并不相同。

图a是积分电路,输入信号Ui加在电阻R1上,输出信号采集在电容C1两端。

积分电路输入信号是矩形脉冲,其波形如下图b所示。在积分电路中,要求RC电路中的时间常数τ(τ=RC)远大于脉冲宽度Tx。

输入电压波形

当输入脉冲为高电平时,输入信号电压开始通过电阻R1对电容C1充电,在C1上的电压极性为上正下负。由于这积分电路的RC时间常数比较大,所以C1上的电压上升比较缓慢,按指数规律上升。

又因时间常数远大于脉冲宽度,对电容充电不久,输入脉冲就跳变为零,对电容的充电就结束了,也就是C1上的电压只上升了很小一段,由于这一起始近似线性的(如下图c所示)。在这一段充电期间,电流是从上而下流过C1,电压极性为上正下负。

图中红色线为C1充放电曲线

积分电路电容充电过程中,充电电流I的大小可以由以下式决定:

由于积分电路的时间常数很大,输出信号电压还没升高多少,下一个脉冲又来了,因此输出电压的信号很小,可以忽略得出以下公式:

由以上公式可以看出,流过电容C1的电流近似与输入信号电压成正比,所以C1上的输出电压近似的与输入信号电压Ui的积分成正比,所以将这种电路称为积分电路。

当输入脉冲为低电平期间,输入端电压为0,这相当于输入端对地短接。由于C1上已经充到了上正下负的电压,这时C1开始放电:C1上端—R1—输入端—输入信号源内部电路—地端,如下图d所示:

电容放电回路示意图

放电也是按时间常数规律进行的,随着放电的进行,C1电容上的电压也在慢慢下降,直到下一个脉冲的到来。

积分电路主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。

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