運(yùn)算放大器積分電路圖文分析-KIA MOS管

運(yùn)算放大器可用作正反饋放大器或負(fù)反饋放大器的一部分或作為加法器或減法器類型的電路，在輸入和反饋環(huán)路中僅使用純電阻。

在運(yùn)算放大器反饋路徑上連接了一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生另一種通常稱為運(yùn)算放大器積分器電路的運(yùn)算放大器電路。如下所示。

運(yùn)算放大器積分電路

顧名思義，運(yùn)算放大器積分器是一個(gè)運(yùn)算放大器電路，執(zhí)行積分的數(shù)學(xué)運(yùn)算，也就是說(shuō)我們可以使輸出響應(yīng)輸入電壓隨時(shí)間的變化因?yàn)檫\(yùn)算放大器積分器產(chǎn)生的輸出電壓與輸入電壓的積分成正比。

換句話說(shuō)，輸出信號(hào)的幅度由長(zhǎng)度決定。時(shí)間電壓存在于其輸入端，因?yàn)楫?dāng)通過(guò)電容器發(fā)生所需的負(fù)反饋時(shí)，通過(guò)反饋環(huán)路的電流對(duì)電容器充電或放電。

當(dāng)階躍電壓 Vin 時(shí)首先應(yīng)用于積分放大器的輸入端，未充電電容器 C 具有非常小的電阻，有點(diǎn)像短路，允許最大電流流過(guò)輸入電阻， Rin 因?yàn)閮蓚€(gè)板塊之間存在電位差。沒有電流流入放大器輸入，點(diǎn) X 是虛擬地，導(dǎo)致零輸出。

由于此時(shí)電容器的阻抗非常低， X C / R IN 的增益比也非常小，總體而言電壓增益小于1，（電壓跟隨電路）。

作為反饋電容， C 由于輸入電壓的影響而開始充電，其阻抗 Xc 與其充電速率成比例地緩慢增加。電容器以由RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的RC時(shí)間常數(shù)（τ）確定的速率充電。負(fù)反饋強(qiáng)制運(yùn)算放大器產(chǎn)生輸出電壓，在運(yùn)算放大器的反相輸入端保持虛擬接地。

由于電容連接在運(yùn)算放大器的反相輸入（地電位）之間）和運(yùn)算放大器的輸出（負(fù)極），電容器兩端產(chǎn)生的電位電壓 Vc 緩慢增加，導(dǎo)致充電電流隨電容器阻抗的增加而減小。

這導(dǎo)致 Xc / Rin 的比率增加，產(chǎn)生線性增加的斜坡輸出電壓，該電壓持續(xù)增加，直到電容器完全充電。

此時(shí)電容器充當(dāng)開路，阻止任何更多的直流電流。反饋電容與輸入電阻的比率（ X C / R IN ）現(xiàn)在無(wú)限大，從而產(chǎn)生無(wú)限增益。這種高增益（類似于運(yùn)算放大器的開環(huán)增益）的結(jié)果是放大器的輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)，如下所示。 

（當(dāng)放大器的輸出電壓劇烈擺動(dòng)到一個(gè)電壓供電軌或另一個(gè)很少或沒有控制之間時(shí)，就會(huì)發(fā)生飽和）。

輸出電壓增加的速率（變化率）由電阻和電容的值決定，“ RC時(shí)間常數(shù)”。通過(guò)更改 RC 時(shí)間常數(shù)值，可以通過(guò)更改電容器的值， C 或電阻器， R 來(lái)確定它的時(shí)間。例如，輸出電壓達(dá)到飽和也可以改變。

如果我們應(yīng)用不斷變化的輸入將信號(hào)（如方波）輸入積分放大器，然后電容器將響應(yīng)輸入信號(hào)的變化進(jìn)行充電和放電。這導(dǎo)致輸出信號(hào)是鋸齒波形的輸出信號(hào)，其輸出受電阻器/電容器組合的 RC 時(shí)間常數(shù)的影響，因?yàn)樵谳^高頻率下，電容器完全充電的時(shí)間較短。

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