积分器电路

A. 什么是积分器

积分器是用来将输入的信号进行累加处理后运算出结果。

累积功能块用于对一个变量进行时间累积，或者对一个脉冲输入功能块（FF基金会尚未正式发布其规范）进行计数。它通常用来累积流量，给出一段时间内总质量或者容量；或者总计一段时间内的功率，给出总能量。

累积方法可以是从零递增，或者是从尘则某一设定值递减。功能块也可以作为批量总源喊计（Batch totalizer)单元工作，即累积值与预设的触发设定值比较，累加到达设定值雹兄野或从设定值递减到零时产生一个开关信号。累计单元的复位方式可以是自动、周期的或者根据用户命令进行。计数方式和复位方式的不同组合决定了不同的积算类型。

(1)积分器电路扩展阅读：

设输入信号为x（t），那么通过积分器后，输出信号为y（t）=∫x(t)dt

设系统初始状态为0，将输出信号进行laplace变换Y（s）=X（s）/s，因此在复频域内，积分器的单位冲激响应为H（s）=1/s。

在物理实现过程中，用到了积分电路来实现，其中反馈回路里包含积分元件电容，它是对流经它的电流进行积分

B. 积分电路与反相器有什么区别 电路图一样，反馈都是由电阻和电容并联!

积分电路是利用电容充电势能特性，达到延迟反馈的效没困果兄稿。
反相器是电容充电时，一端正电压，另一端负电压，取负电压。以达到将正电枯尘念压波形变为负电压波形的目的。

C. 基本积分电路实验报告

课题 函数发生器设计

一、设计任务
设计一个能产生正弦波、方波和三角波的简易函数发生器，该发生器的输出频率可调，幅值可调。输出的信号波形完整不失真，输出阻抗不大于100欧。
二、课题要求
（1）输出波行：正弦波、方波和三角波
（2）输出频率：300HZ--10KHZ可调
（3）输出幅值：30mv-3v可调
（4）输出阻抗不大于100欧
三、电路设计参考结构
分析以上设计任务可知，该设计可以有多种实现方案，下面给出三种电路结构供参考。
参考方案一
该方案（图1.1）特点是：先产生正弦波，而后比较器产生方波；再通过积分器或其它电路产生三角波；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此电路的正弦波发生器的设计要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节，积分电路的时间参数选择很重要，保证电路不出现积分饱和失真。

图1.1 简易函数发生器参考方案一

参考方案二
方案2见图1.2，其特点是先产生方波，而后通过积分器或其它电路产生三角波，再用有源滤波器产生正弦波；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此电路的方波发生器的设计要求频率连续可调，输出要有限幅环节，积分电路的时间参数选择保证电路不出现积分饱和失真。

图1.2 简易函数发生器参考方案二

参考方案三
方案3见图1.3，特点是也先产生方波，而后通过积分器或其它电路产生三角波，再用有源滤波器产生正弦波；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此电路的方波发生器的设计要求频率连续可调，输出要有限幅环节，积分电路的时间参数选择保证电路不出现积分饱和失真。

图1.3 简易函数发生器参考方案三

四、报告要求
1、课题的任务和要求。
2、课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由。
3、电路各部分原理分析和参数计算。
4、测试结果及分析：
（1）实测输出频率范围，分析设计值和实测值误差的来源。
（2）对应输出频率的高、中、低三点，分别实测输出电压的峰－峰值范围，分析输出电压幅值随频率变化的原因。
（3）频率特性测试，在低频端选定一个输出幅值，而后逐步调高输出频率，选12～15个测试点，用示波器观测输出对应频率下的输出幅值，填入自己预做的表格，画出电路的幅频特性。
注意：输出幅值一旦选定，在调节输出测试频率点过程中，不能再动！
（4）画出示波器观测到的各级输出波形，并进行分析；若波行有失真，讨论失真产生的原因和消除的方法。
5、课题总结
6、参考文献

D. 为什么积分电路可以做低通滤波器

某些文献上将积分器与RC低通滤波器混为一谈，但是，两者并不相同。
从传递函数上看：
积分器的传递函数是：Vout/Vin=ω0/s，
而一阶RC低通滤波器的传递函数是：Vout/Vin=ω0/（s+ω0）。
可见，当信号频率远远高于ω0对应频率时，两者特性相当，也就是说，在高频衰减特性上，两者非常类似。
但是，对于低频的”低通“特性上，两者有本质的区别，信号频率低于ω0对应频率时，尤其是信号为直流时，低通滤波器输出等于输入，而积分器输出随时间变化，将上升至电路允许的电压上限（理想积分器将到无穷大）。
应该说，积分器与低通滤波器的高频特性基本相同，而低频特性有本质区别。

E. 运算放大器 积分电路中 电容上并联一电阻 此电路什么作用

理想积分器是不用并联这个电阻的。

实际的积分器由于运算放大器难版免会存在偏置电压权，尽管偏置电压很低，还是会对电容进行充放电，时间一长，电容就饱和了。并联电阻的目的就是为了使给电容提供放电回路，不要饱和。

并联电阻后的积分器的传递函数已经不是理想积分器了，但是，只要输入信号周期远远大于RC常数，可以近似为积分器。

(5)积分器电路扩展阅读：

积分电路还可以用于处理模拟信号。当输入为正弦信号 ui（t）=Um 时，积分电路的输出为u0（t）=1/RCdt=Um/ωRC。

其幅度为输入信号的1/ωRC，相位落后90°。当输入信号含有不同频率分量时，积分电路输出端的信号中频率较高的分量所占的比例降低。

在间接调频器中，为了用调相电路得到调频波，先用积分电路对调制信号积分，后由调相电路对载波进行相位调制，得到调频波。

积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的充放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的时间宽度。

F. 三角波积分器的参数如何设置

你说的三角波积分器，我理解为输出为三角波的积分器电路，输出为三角波，那么，输入只能是方波。下述分析只考虑输入对称的方波，输出对称的三角波。

积分器参数不同，输出三角波的逗仿幅值不同。

1、由于实际的积分器电路的输出电压受工作电源的限制，不可能输掘喊出无限高，因此，对积分器RC参数有限制，及RC不能太小，否者，会导致三角波被削顶，成为“平顶波”。

2、输入方波的频率和幅值，也会影响输出三角波的最大峰值限制。

a、其它条件不变，输入方波幅值越高，三角波的输出幅值越高；

b、其它条件不变，输入方波频率越低，三角波的输出幅值越高；

3、积分器电路如下：

根据上述分析，作如下假设：

方波的周期T、峰值U1；三角波的峰值U2，计算RC参数。

三角波产生过判指野程就是方波对电容的冲放电过程。

根据上述电路图，可知，充放电的电流I=U1/R

根据电容的充电公式：U2t=I*t/C，要求在T/2时间内，电压从-U2冲到+U2

即RC=U1*T/4U2。

G. 积分运算电路的实验步骤

（抄1）熟悉电路图结构袭
（2）关闭电源按照电路原理图连接好电路，并检查是否有接错点，然后再打开电源。（调零）
（3）输入正弦信号，用毫伏表测量输入Ui、输出Uo幅值。
（4）输入方波信号，用示波器观测Ui和Uo输出波形并画出其方波和三角波电压波形图（电压值、周期）。
二、设计性实验
1、实验目的 通过积分运算电路设计性实验，学会简单积 分电路的设计及调试方法，了解引起积分器运算误差的因素，初步掌握减小误差的方法。

H. 关于积分电路和低通滤波器

积分电路，它是模拟电子计算机的基本组成单元。在控制和测量系统中专也常常用到积分属电路。此外，积分电路还可用于延时和定时。在各种波形(矩形波、锯齿波等)发生电路中，积分电路也是重要的组成部分。 微分电路，它的用途,一种是对输入信号进行微分运算;另一种是用来提取脉冲波形的变化沿(上升沿和下降沿)信息。在脉冲电路中,后一种用途更为常见。这时,不要求进行严格的微分运算,而只要求在输入脉冲波形的变化沿处,有一个幅度、宽度都达到一定要求的输出信号。通常用RC微分电路完成这一功能。 低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。
高通滤波器则相反, 而带通滤波器则是高通滤波器同低通滤波器的组合.

I. 积分电路的工作原理

积分电路(integrating circuit)是指使输出电压与输入电压的时间积分值成比例的电路。在信号处理电路和有源网络中作模拟运算的积分器常用运算放大器构成。最简单的积分电路由一个电阻R和一个电容C构成

积分电路在信号处理电路和有源网络中作模拟运算的积分器常用运算放大器构成。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。积分电路主要有以下几种特点：

1、积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波

2、积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中

3、积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度

4、积分电路输入和输出成积分关系

积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路。最简单的积分电路由一个电阻R和一个电容C构成，如图(a)所示。若时间常数RC足够大，外加电压时，电容C上的电压只能慢慢上升。在t<<RC的时间范围内，电容C两端电压很小，输入电压主要降落在电阻R上，充电电流i≈ui(t)/R，输出电压u0(t)为

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

图1
即输出电压近似与输入电压的时间积分值成比例。如果输入信号Ui(t)是一个阶跃电压，理想积分电路的输出是一线性斜升电压，如图(b)虚线所示。简单的RC积分电路的实际输出波形与理想情况不同，在t<<RC的时间范围内，输出电压比较接近于理想的线性斜升电压，随着时间延续，电容两端的电压增高，充电电流减小、输出电压就越来越偏离理想积分电路的输出，如图(b)中实线所示。

积分电路也可用运算放大器和RC电路构成。理想的运算放大器，其输入端电流i1≈0，输入端电压UI≈0。当外加电压ui(t)时，电容器C的充电电流iC=i≈ui(t)/R，输出电压uo(t)(即电容器C两端电压)为积分电路可用于产生精密锯齿波电压或线性增长电压，以作为测量和控制系统的时基;也可用于脉冲波形变换电路中。在电视接收机中，采用积分电路可从复合同步信号中分离出场同步脉冲。

积分电路还可以用于处理模拟信号。当输入为正弦信号 ui(t)=Um 时，积分电路的输出为

u0(t)=1/RCdt=Um/ωRC

其幅度为输入信号的1/ωRC，相位落后90°。当输入信号含有不同频率分量时，积分电路输出端的信号中频率较高的分量所占的比例降低。在间接调频器中，为了用调相电路得到调频波，先用积分电路对调制信号积分，后由调相电路对载波进行相位调制，得到调频波。

J. 积分电路的工作原理

积分察卜迅电路的工作原理：使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路。

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。最简单的积分电路由一个电阻R和一个电容C构成，若时间常数RC足够大，外加电压时，电容C上的电压只能慢慢上升。

输出电压近似与输入电压的时间积分值成比例。如果输入信号是一个阶跃电压，理想积弊李分电路的输出是一线性斜升电压，输出电压比较接近于理想的线性斜升电压，随着时间延续，电容两端的电压增高，充电电流减小、输出电压就败此越来越偏离理想积分电路的输出。

积分电路的参数选择：

主要是确定积分时间C1R1的值，或者说是确定闭环增益线与0dB线交点的频率f0（零交叉点频率）。当时间常数较大，如超过10ms时，电容C1的值就会达到数微法，由于微法级的标称值电容选择面较窄，故宜用改变电阻R1的方法来调整时间常数。

但如所需时间常数较小时，就应选择R1为数千欧～数十千欧，再往小的方向选择C1的值来调整时间常数。因为R1的值如果太小，容易受到前级信号源输出阻抗的影响。