multisim仿真教程--积分与微分电路.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,3.2,积分与微分电路,2021/10/10,1,3.2.1,积分运算电路,2021/10/10,2,反相积分电路如图,3.2.1,所示。在理想化条件下，输出电压,u,0,(t),等于,式中,UC(o),是,t,0,时刻电容,C,两端的电压值，即初始值。,如果,u,i(t),是幅值为,E,的阶跃电压，并设,Uc(o),0,，则,1.,电路组成,2021/10/10,3,式中,UC(o),是,t,0,时刻电容,C,两端的电压值，即初始值。,如果,u,i(t),是幅值为,E,的阶跃电压，并设,Uc(o),0,，则,2021/10/10,4,即输出电压,u,o(t),随时间增长而线性下降。显然,RC,的数值越大，达到给定的,u,o,值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。,在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中,K1,闭合，即通过电阻,R2(R2),的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将,K1,打开，,2021/10/10,5,以免因,R2,的接入造成积分误差。,K2,的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压,UC(o),0,，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号,u,i,后，只要,K2,一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。其输入、输出波形如图,3.2.2,所示。,2021/10/10,6,3.2.1,反相积分运算电路,2021/10/10,7,图,3.2.2,积分运算输入、输出波形,2021/10/10,8,3.2.2,微分电路,微分是积分的逆运算。将积分电路中,R,和,c,的位置互换，可组成基本微分电路。在理想化条件下，输出电压,u,O,等于。,可见输出电压正比于输入电压对时间的微分。,2021/10/10,9,微分电路可以实现波形变换，例如将矩形波变换为尖脉冲，此外，微分电路也可以移相作用。,基本微分电路的主要缺点是，当输入信号频率升高时，电容的容抗减小，则放大倍数增大，造成电路对输入信号中的高频噪声非常敏感，因而输出信号中的噪声成分严重增加，信噪比大大下降。另一个缺点是微分电路中的,RC,元件,2021/10/10,10,形成一个滞后的移相环节，它和集成运放中原有的滞后环节共同作用，很容易产生自激振荡，使电路的稳定性变差。最后，输入电压发生突变时有可能超过集成运放允许的共模电压，以致使运放“堵塞”，使电路不能正常工作。,2021/10/10,11,为了克服以上缺点，常常采用图,3.2.3,所示的实用微分电路。主要措施是在输入回路中接入一个电阻,R,与微分电容,C1(C1),串联，在反馈回路中接入一个电容,C,与微分电阻,R1(R1),并联，并使,RC1=R1C,在正常的工作频率范围内，使，而，此时,R1,、,C1,2021/10/10,12,图,3.2.3,实用的微分电路,2021/10/10,13,对微分电路的影响很小。但当频率高到一定程度时，,R1,、,C1,的作用使闭环放大倍数降低，从而抑制了高频噪声。同时置,R C1,形成一个超前环节，对相位进行补偿，提高了电路的稳,定性。实用微分电路输入输出波形如图,3.2.4,所示，,2021/10/10,14,图,3.2.4,实用微分电路输入输出波形,2021/10/10,15,