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《模擬電路設(shè)計微積分電路設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、模擬電路設(shè)計（九）微分、積分電路作者：宇量文章來源：Internet點擊數(shù)：613更新時間：2007-1-2823:13:57內(nèi)容標(biāo)題導(dǎo)覽：｜積分電路｜OP增幅積分電路的誤差｜利用實驗觀察積分電路的動作｜微分電路｜本章節(jié)要介紹如何利用電阻與電容制作負歸返電路，進行微分與積分的演算，由于積分電路幾乎都是使用模擬電路，為了使工程人員對對微分與積分有更深入的了解，因此最后會復(fù)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)理論。積分電路積分電路屬于應(yīng)用非常廣泛的電路，而且積分電路幾乎都是使用模擬電路。積分的運作可以使信號的變動平均化，同時降低雜信的影
2、響。由于最近幾乎不再使用OP增幅器單體的積分演算電路，因此接著要討論的對象是以可將波形作A-D轉(zhuǎn)換，同時還可將數(shù)字資料作積分的電路為主。?積分電路的概念圖1(a)是積分電路的基本概念，該電路的輸出入特性可用下式表示: 通常Vout(0)的初期值會被視為0，不過實際動作時卻往往無法忽略，這種情況必需使后述的積分電容短路，同時盡量使0reset。若使用式(1)的符號重新整理，則輸出入傳達關(guān)數(shù)G(jω)可用下示表示:以上式子若作成圖標(biāo)就變成圖1(b)的頻率特性圖，圖中的積分電路的gain會與頻率成反比，并以-6d
3、B/oct速度變化，而位相則延遲900。 圖1積分電路的概念圖與頻率特性 ?利用CR的積分電路圖2(a)是CR積分電路，假設(shè)圖2(b)輸入信號VST(step關(guān)數(shù))時，輸出Vout就可用下示表示:CR為具備時間次元的時定數(shù)(T)。圖2(c)是時間與輸出電壓的反應(yīng)特性，如果超過5T以上等待時間，輸出電壓幾乎可說是與輸入電壓相同，本電路的輸出入傳達關(guān)數(shù)G(jω)如下所示: 圖3的點線表示頻率特性并非真實的積分電路，若要獲得近似性積分動作，必需是在ω>1/CR的前提下才能達成，具體方法是使ω>10/CR?！D2C
4、R積分電路與反應(yīng)時間 圖3CR積分電路的頻率特性 ?簡易的Bode線圖描繪方法Bode線圖經(jīng)常被寫成Board線圖，事實上Bode并不是動詞而是建立負歸返增幅器設(shè)計理論Bode氏的名字。將傳達關(guān)數(shù)的gain與位相的頻率，描繪成圖3的graphic就稱為Bode線圖。圖4是詳細的頻率特性圖，由圖可知即使簡化誤差，gain仍低于3dB，位相則低于5.70，雖然該圖主要目的在后述的負歸返穩(wěn)定度檢討時會被忽略，不過基本上頻率特性圖卻是設(shè)計負歸返穩(wěn)定度時不可或缺的重要資料?！粲嬎惴椒ㄅc描繪方法首先將式(7)當(dāng)作傳
5、達關(guān)數(shù)，接著求取cutoff頻率fc，fc是可使分母變成0的頻率絕對值?！D4CR積分電路的頻率特性詳圖 如圖3所示將fc描繪成graphic，同時在頻率低于fc前提下使gain變成1倍(0dB)一定值，如此一來比fc更高的頻率，它的當(dāng)gain會以-6dB/oct速度呈直線下降。有關(guān)位相特性因為在fc是-450，低于fc/10時是00，超過10fc時就變成-900接近直線狀，由此可知gain特性的折點會變成一點，位相特性的折點則會變成fc/10與10fc兩點。?◆與真實Bode線圖的誤差如眾所知通常誤差在
6、折點會變成最大。也就是說gain的誤差為-3dB，位相誤差為5.70?！鬾個電路必需將n個Bode線圖描繪加算式(7)稱為ㄧ次延遲傳達關(guān)數(shù)，它屬于最基本的傳達關(guān)數(shù)，尤其是OP增幅器的openloop傳達關(guān)數(shù)，變成ㄧ次延遲特性的情況非常多，因此經(jīng)常使用簡易的Bode線圖。接著要探討圖5所示的ㄧ次傳達關(guān)數(shù)，與n個從續(xù)連接時的電路特性，圖中各式子的total傳達關(guān)數(shù)G(jω)是用各乘算表示，因此gain若用dB表示時就變成總合，而位相則是向量演算的總合(加算)，亦即n個Bode線圖描繪成一個圖標(biāo)時(graphic
7、)，若將它加算就成為整體的Bode線圖。由于描繪方式非常簡易因此必需熟記?！D5連續(xù)電路的傳達關(guān)數(shù) ?利用CR作積分電路實驗基本上它是用圖2(a)電路中的定數(shù)作實驗，該電路的fc(Hz)可用下式求得:??????????????????????????????????? 照片1是方形波輸入時的波形，不過實際積分動作時，輸入電壓在一定期間輸出會呈直線性變化，因此上述波形會變成三角波。照片1(a)是f=100Hz(fc)時輸出入波形，雖然輸出稍為遲緩不，過基本上幾乎與輸入一致。照片1(b)是f=1kHz(fc)
8、時輸出入波形，輸出變得非常遲緩而且無法阻擋原型的變化。照片1(c)是f=10kHz(fc)時輸出入波形，輸出變成三角波，由此可知正在進行積分動作。若考慮波形傳輸時高領(lǐng)域的的設(shè)定必需大于使用信號頻率的10倍以上?！≌掌?CR積分電路的頻率產(chǎn)生的輸出入波形 ?Miller積分電路圖6是使用OP增幅器的Miller積分電路。所謂「Miller積分電路」是Blumlein為了紀(jì)念首度發(fā)現(xiàn)真空管的輸入阻抗取決于內(nèi)部歸返容量
