積分器電路

A. 什麼是積分器

積分器是用來將輸入的信號進行累加處理後運算出結果。

累積功能塊用於對一個變數進行時間累積，或者對一個脈沖輸入功能塊（FF基金會尚未正式發布其規范）進行計數。它通常用來累積流量，給出一段時間內總質量或者容量；或者總計一段時間內的功率，給出總能量。

累積方法可以是從零遞增，或者是從塵則某一設定值遞減。功能塊也可以作為批量總源喊計（Batch totalizer)單元工作，即累積值與預設的觸發設定值比較，累加到達設定值雹兄野或從設定值遞減到零時產生一個開關信號。累計單元的復位方式可以是自動、周期的或者根據用戶命令進行。計數方式和復位方式的不同組合決定了不同的積算類型。

(1)積分器電路擴展閱讀：

設輸入信號為x（t），那麼通過積分器後，輸出信號為y（t）=∫x(t)dt

設系統初始狀態為0，將輸出信號進行laplace變換Y（s）=X（s）/s，因此在復頻域內，積分器的單位沖激響應為H（s）=1/s。

在物理實現過程中，用到了積分電路來實現，其中反饋迴路里包含積分元件電容，它是對流經它的電流進行積分

B. 積分電路與反相器有什麼區別 電路圖一樣，反饋都是由電阻和電容並聯!

積分電路是利用電容充電勢能特性，達到延遲反饋的效沒困果兄稿。
反相器是電容充電時，一端正電壓，另一端負電壓，取負電壓。以達到將正電枯塵念壓波形變為負電壓波形的目的。

C. 基本積分電路實驗報告

課題 函數發生器設計

一、設計任務
設計一個能產生正弦波、方波和三角波的簡易函數發生器，該發生器的輸出頻率可調，幅值可調。輸出的信號波形完整不失真，輸出阻抗不大於100歐。
二、課題要求
（1）輸出波行：正弦波、方波和三角波
（2）輸出頻率：300HZ--10KHZ可調
（3）輸出幅值：30mv-3v可調
（4）輸出阻抗不大於100歐
三、電路設計參考結構
分析以上設計任務可知，該設計可以有多種實現方案，下面給出三種電路結構供參考。
參考方案一
該方案（圖1.1）特點是：先產生正弦波，而後比較器產生方波；再通過積分器或其它電路產生三角波；最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的正弦波發生器的設計要求頻率連續可調，方波輸出要有限幅環節，積分電路的時間參數選擇很重要，保證電路不出現積分飽和失真。

圖1.1 簡易函數發生器參考方案一

參考方案二
方案2見圖1.2，其特點是先產生方波，而後通過積分器或其它電路產生三角波，再用有源濾波器產生正弦波；最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的方波發生器的設計要求頻率連續可調，輸出要有限幅環節，積分電路的時間參數選擇保證電路不出現積分飽和失真。

圖1.2 簡易函數發生器參考方案二

參考方案三
方案3見圖1.3，特點是也先產生方波，而後通過積分器或其它電路產生三角波，再用有源濾波器產生正弦波；最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的方波發生器的設計要求頻率連續可調，輸出要有限幅環節，積分電路的時間參數選擇保證電路不出現積分飽和失真。

圖1.3 簡易函數發生器參考方案三

四、報告要求
1、課題的任務和要求。
2、課題的不同方案設計和比較，說明所選方案的理由。
3、電路各部分原理分析和參數計算。
4、測試結果及分析：
（1）實測輸出頻率范圍，分析設計值和實測值誤差的來源。
（2）對應輸出頻率的高、中、低三點，分別實測輸出電壓的峰－峰值范圍，分析輸出電壓幅值隨頻率變化的原因。
（3）頻率特性測試，在低頻端選定一個輸出幅值，而後逐步調高輸出頻率，選12～15個測試點，用示波器觀測輸出對應頻率下的輸出幅值，填入自己預做的表格，畫出電路的幅頻特性。
注意：輸出幅值一旦選定，在調節輸出測試頻率點過程中，不能再動！
（4）畫出示波器觀測到的各級輸出波形，並進行分析；若波行有失真，討論失真產生的原因和消除的方法。
5、課題總結
6、參考文獻

D. 為什麼積分電路可以做低通濾波器

某些文獻上將積分器與RC低通濾波器混為一談，但是，兩者並不相同。
從傳遞函數上看：
積分器的傳遞函數是：Vout/Vin=ω0/s，
而一階RC低通濾波器的傳遞函數是：Vout/Vin=ω0/（s+ω0）。
可見，當信號頻率遠遠高於ω0對應頻率時，兩者特性相當，也就是說，在高頻衰減特性上，兩者非常類似。
但是，對於低頻的」低通「特性上，兩者有本質的區別，信號頻率低於ω0對應頻率時，尤其是信號為直流時，低通濾波器輸出等於輸入，而積分器輸出隨時間變化，將上升至電路允許的電壓上限（理想積分器將到無窮大）。
應該說，積分器與低通濾波器的高頻特性基本相同，而低頻特性有本質區別。

E. 運算放大器 積分電路中 電容上並聯一電阻 此電路什麼作用

理想積分器是不用並聯這個電阻的。

實際的積分器由於運算放大器難版免會存在偏置電壓權，盡管偏置電壓很低，還是會對電容進行充放電，時間一長，電容就飽和了。並聯電阻的目的就是為了使給電容提供放電迴路，不要飽和。

並聯電阻後的積分器的傳遞函數已經不是理想積分器了，但是，只要輸入信號周期遠遠大於RC常數，可以近似為積分器。

(5)積分器電路擴展閱讀：

積分電路還可以用於處理模擬信號。當輸入為正弦信號 ui（t）=Um 時，積分電路的輸出為u0（t）=1/RCdt=Um/ωRC。

其幅度為輸入信號的1/ωRC，相位落後90°。當輸入信號含有不同頻率分量時，積分電路輸出端的信號中頻率較高的分量所佔的比例降低。

在間接調頻器中，為了用調相電路得到調頻波，先用積分電路對調制信號積分，後由調相電路對載波進行相位調制，得到調頻波。

積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉換為拋物波。電路原理很簡單，都是基於電容的充放電原理，這里就不詳細說了，這里要提的是電路的時間常數R*C，構成積分電路的條件是電路的時間常數必須要大於或等於10倍於輸入波形的時間寬度。

F. 三角波積分器的參數如何設置

你說的三角波積分器，我理解為輸出為三角波的積分器電路，輸出為三角波，那麼，輸入只能是方波。下述分析只考慮輸入對稱的方波，輸出對稱的三角波。

積分器參數不同，輸出三角波的逗仿幅值不同。

1、由於實際的積分器電路的輸出電壓受工作電源的限制，不可能輸掘喊出無限高，因此，對積分器RC參數有限制，及RC不能太小，否者，會導致三角波被削頂，成為「平頂波」。

2、輸入方波的頻率和幅值，也會影響輸出三角波的最大峰值限制。

a、其它條件不變，輸入方波幅值越高，三角波的輸出幅值越高；

b、其它條件不變，輸入方波頻率越低，三角波的輸出幅值越高；

3、積分器電路如下：

根據上述分析，作如下假設：

方波的周期T、峰值U1；三角波的峰值U2，計算RC參數。

三角波產生過判指野程就是方波對電容的沖放電過程。

根據上述電路圖，可知，充放電的電流I=U1/R

根據電容的充電公式：U2t=I*t/C，要求在T/2時間內，電壓從-U2沖到+U2

即RC=U1*T/4U2。

G. 積分運算電路的實驗步驟

（抄1）熟悉電路圖結構襲
（2）關閉電源按照電路原理圖連接好電路，並檢查是否有接錯點，然後再打開電源。（調零）
（3）輸入正弦信號，用毫伏表測量輸入Ui、輸出Uo幅值。
（4）輸入方波信號，用示波器觀測Ui和Uo輸出波形並畫出其方波和三角波電壓波形圖（電壓值、周期）。
二、設計性實驗
1、實驗目的 通過積分運算電路設計性實驗，學會簡單積 分電路的設計及調試方法，了解引起積分器運算誤差的因素，初步掌握減小誤差的方法。

H. 關於積分電路和低通濾波器

積分電路，它是模擬電子計算機的基本組成單元。在控制和測量系統中專也常常用到積分屬電路。此外，積分電路還可用於延時和定時。在各種波形(矩形波、鋸齒波等)發生電路中，積分電路也是重要的組成部分。 微分電路，它的用途,一種是對輸入信號進行微分運算;另一種是用來提取脈沖波形的變化沿(上升沿和下降沿)信息。在脈沖電路中,後一種用途更為常見。這時,不要求進行嚴格的微分運算,而只要求在輸入脈沖波形的變化沿處,有一個幅度、寬度都達到一定要求的輸出信號。通常用RC微分電路完成這一功能。 低通濾波器容許低頻信號通過, 但減弱(或減少)頻率高於截止頻率的信號的通過。對於不同濾波器而言,每個頻率的信號的減弱程度不同。當使用在音頻應用時,它有時被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。
高通濾波器則相反, 而帶通濾波器則是高通濾波器同低通濾波器的組合.

I. 積分電路的工作原理

積分電路(integrating circuit)是指使輸出電壓與輸入電壓的時間積分值成比例的電路。在信號處理電路和有源網路中作模擬運算的積分器常用運算放大器構成。最簡單的積分電路由一個電阻R和一個電容C構成

積分電路在信號處理電路和有源網路中作模擬運算的積分器常用運算放大器構成。積分電路主要用於波形變換、放大電路失調電壓的消除及反饋控制中的積分補償等場合。積分電路主要有以下幾種特點：

1、積分電路可以使輸入方波轉換成三角波或者斜波

2、積分電路電阻串聯在主電路中，電容在幹路中

3、積分電路的時間常數t要大於或者等於10倍輸入脈沖寬度

4、積分電路輸入和輸出成積分關系

積分電路是使輸出信號與輸入信號的時間積分值成比例的電路。最簡單的積分電路由一個電阻R和一個電容C構成，如圖(a)所示。若時間常數RC足夠大，外加電壓時，電容C上的電壓只能慢慢上升。在t<<RC的時間范圍內，電容C兩端電壓很小，輸入電壓主要降落在電阻R上，充電電流i≈ui(t)/R，輸出電壓u0(t)為

u0(t)= ∫i/Cdt ≈∫ui(t)/RCdt = t*ui(t)/RC

圖1
即輸出電壓近似與輸入電壓的時間積分值成比例。如果輸入信號Ui(t)是一個階躍電壓，理想積分電路的輸出是一線性斜升電壓，如圖(b)虛線所示。簡單的RC積分電路的實際輸出波形與理想情況不同，在t<<RC的時間范圍內，輸出電壓比較接近於理想的線性斜升電壓，隨著時間延續，電容兩端的電壓增高，充電電流減小、輸出電壓就越來越偏離理想積分電路的輸出，如圖(b)中實線所示。

積分電路也可用運算放大器和RC電路構成。理想的運算放大器，其輸入端電流i1≈0，輸入端電壓UI≈0。當外加電壓ui(t)時，電容器C的充電電流iC=i≈ui(t)/R，輸出電壓uo(t)(即電容器C兩端電壓)為積分電路可用於產生精密鋸齒波電壓或線性增長電壓，以作為測量和控制系統的時基;也可用於脈沖波形變換電路中。在電視接收機中，採用積分電路可從復合同步信號中分離出場同步脈沖。

積分電路還可以用於處理模擬信號。當輸入為正弦信號 ui(t)=Um 時，積分電路的輸出為

u0(t)=1/RCdt=Um/ωRC

其幅度為輸入信號的1/ωRC，相位落後90°。當輸入信號含有不同頻率分量時，積分電路輸出端的信號中頻率較高的分量所佔的比例降低。在間接調頻器中，為了用調相電路得到調頻波，先用積分電路對調制信號積分，後由調相電路對載波進行相位調制，得到調頻波。

J. 積分電路的工作原理

積分察卜迅電路的工作原理：使輸出信號與輸入信號的時間積分值成比例的電路。

積分電路主要用於波形變換、放大電路失調電壓的消除及反饋控制中的積分補償等場合。最簡單的積分電路由一個電阻R和一個電容C構成，若時間常數RC足夠大，外加電壓時，電容C上的電壓只能慢慢上升。

輸出電壓近似與輸入電壓的時間積分值成比例。如果輸入信號是一個階躍電壓，理想積弊李分電路的輸出是一線性斜升電壓，輸出電壓比較接近於理想的線性斜升電壓，隨著時間延續，電容兩端的電壓增高，充電電流減小、輸出電壓就敗此越來越偏離理想積分電路的輸出。

積分電路的參數選擇：

主要是確定積分時間C1R1的值，或者說是確定閉環增益線與0dB線交點的頻率f0（零交叉點頻率）。當時間常數較大，如超過10ms時，電容C1的值就會達到數微法，由於微法級的標稱值電容選擇面較窄，故宜用改變電阻R1的方法來調整時間常數。

但如所需時間常數較小時，就應選擇R1為數千歐～數十千歐，再往小的方向選擇C1的值來調整時間常數。因為R1的值如果太小，容易受到前級信號源輸出阻抗的影響。