2022-2023学年高二物理竞赛课件：积分运算电路和微分运算电路

积分运算电路和微分运算电路 2 积分运算电路和微分运算电路 一、积分运算电路 式中uO(t1)为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是t2时刻的输出电压。 A － ＋ iC uI R’ uO iR R C + - １.基本积分运算电路 “虚断”， “虚短”： 3 (1) 画电路。 A － ＋ uO1 Rf1 uI2 R2 uI1 R1 A － ＋ uO Rf2 uI3 R3 R4 R5 R6 电路由双运放组成，且输入信号全部从反相端输入。则系数为负的信号从第二个运放反相端输入，系数为正的信号从第一个运放反相端输入。 4 A － ＋ uO1 Rf1 uI2 R2 uI1 R1 A － ＋ uO Rf2 uI3 R3 R4 R5 R6 (2) 求各电阻值。 uO=10uI1+ 8uI2 - 20uI3 5 例：A/D变换器要求其输入电压的幅度为0 ~ +5V，现有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0~+5V。 +5V -5V +5V +2.5V 电平抬高电路 A/D 计算机 ui uo uo = 0.5ui+2.5 V 6 uo =0.5ui +2.5 V =0.5 (ui +5) V _ + 10k 20k +5V 5k ui 20k uo1 uo 20k 20k 10k  _ + 7 A － ＋ iC uI R’ uO iR R C + - 保持 如果积分器从某一时刻输入一直流电压，即ui为常量时，输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。 t ui 0 t uo 0 U -Uom 积分 初始值为0时： 8 uI A － ＋ iC R’ uo Rf iR R C 0 0 t t uI uo 0 0 t t uI uo 0 0 t t uI uo 　　在实际电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一个电阻加以限制。 移相 线性积分，延时 波形变换 9 2.比例积分运算电路 A － ＋ uI R’ uo iR R if C + - Rf = 10 积分 若 uI = U 且初始电压为0时 t uo uI t 0 U -UoM - uI Rf R 比例 保持 11 A － ＋ iC uI R’ uO iR R C 二、微分运算电路 １.基本微分运算电路 根据“虚短”和“虚断”的原则，uP= uN=0，为“虚地”，电容两端电压uC= uI 。 输出电压与输入电压的变化率成比例。 问题：1.当输入阶跃电压或有脉冲干扰时，很大的输入电流使运放内部 的管子进入饱和、截止状态，出现阻塞现象； 2. 易于引起自激振荡，使电路不稳定。 12 A － ＋ uI R’ uo R C R1 C1 DZ1 DZ2 2.实用微分运算电路 0 0 t t uI uO 1. R1（很小）限制输入电流； 2. C1（很小）进行相位补偿，提高稳定性； 3. 稳压管限制输出电压，使运放始终工作在放大区。 $