积分电路的设计24113

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1、实验四积分电路的设计•实验目的：1.学习简单积分电路的设计与调试方法。2.了解积分电路产生谋差的原因，掌握减小i吴差的方法。二.预习要求1.根据指标要求，设计积分电路并计算电路的有关参数。2.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。3.写出预习报告三.积分电路的设计方法与步骤积分电路的设计可按以下几个步骤进行：1.选择电路形式积分电路的形式可以根据实际耍求来确定。若要进行两个信号的求和积分运算，应选择求和积分电路。若只耍求对某个信号进行一般的波形变换，对选用基本积分电路。基本积分电路如图1所示：2.确定时间常数丫二

2、RC丫的大小决定了积分速度的快慢。由于运算放大器的最大输出电压U町为有限值（通常U™=±10V左右）,因此，若t的值太小，则还未达到预定的积分时间t之前，运放已经饱和，输出电压波形会严重失真。所以T的值必须满足:1fT>IlicitUo'omax当山为阶跃信号时，T的值必须满足:（E为阶跃信号的幅值）另外，选择T值时，述应考虑信号频率的高低，对于正弦波信号Ui=Uimsincot,积分电路的输出电压为:uimsincotdt=coscotTJTCO由于COS曲的最大值为h所以要求:BP：omaxU.―^-

3、当输入信号为止弦波时，T的值不仅受运算放大器最大输出电压的限制，I仏几与输入信号的频率有关，对于一定幅度的正弦信号，频率越低丫的值应该越人。1.选择电路元件1）当时间常数t二RC确定后，就门J以选择R和C的值，由于反相积分电路的输入电阻&二R,因此往往希望R的值人一些。在R的值满足输入电阻要求的条件下，一般选择较人的C值，而且C的值不能大于1uFo2）确定RpRp为静态平衡电阻，用来补偿偏置电流所产生的失调，一般取R尸R。3）确定Rf在实际电路中，通常在积分电容的两端并联一个电阻&。Rf是积分漂移泄漏电阻，用来防止积分漂移所造成的饱

4、和或截止现象。为了减小课差要求R.>10Ro2.选择运算放大器为了减小运放参数对积分电路输出电压的彩响，应选择：输入失调参数（Ui。、5、Ib）小，开环增益（A.Q和增益带宽积人，输入电阻高的集成运算放人器。三.积分电路的调试对于图1所示的基本积分电路，主要是调整积分漂移。一般情况下，是调整运放的外接调零电位器，以补偿输入失调电压与输入失调电流的影响。调整方法如F：先将积分电路的输入端接地，在积分电容的两端接入短路线，将积分电容短路，使积分电路复零。然示去掉短路线，用数字电压表（取肓流档）监测积分电路的输出电压，调整调零电位器，同时

5、观察积分电路输出端积分漂移的变化情况，当调零电位器的值向某一方向变化时，输出漂移加快,而反方向调节时，输出漂移变慢。反复仔细调节调零电位器，肯到积分电路的输出漂移最小为止。图2反相积分电路三.设计举例已知：方波的幅度为2伏，方波的频率为500Hz,耍求设计一个将方波变换为三角波的积分电路，积分电路的输入电阻Ri^lOkQ,并采用uA741型集成运算放人器。设计步骤：1.选择电路形式根据题目要求，选用图2反相积分电路。2.确定时间常数t=RC耍将方波变换为三角波，就是耍对方波的每半个周期分別进行不同方向的积分运算。当方波为正半周时，和

6、当于向积分电路输入正的阶跃信号；当方波为负半周时，相当于向积T11分电路输入负的阶跃信号。因此，积分时间都等于f=—==0.001$=1加$。由于25002uA741的最大输出电压％aF±10V左右，所以，t的值必须满足：E2VT>1=xms=0.2ms（E为方波信号的幅值）“皿iov由于对三角波的幅度没有要求，故取1=0.5mso3.确定R和C的值由于反相积分电路的输入电阻R^lOkQ,故取积分电阻R二R尸10kQ。因此，积分电容：To5x10~3C=-=————=5x10_8F=0.05“F（取标称值0.047»F）R10xl

7、034.确定心和Rp的值为了减小&所引起的积分误差，取心=10/?=10xl04=105Q=100Z:Q平衡电阻为：心=R//Rf=10RG〃100RGu9.1Ml四.实验内容间内，输出电压将很低；当丫的值过小Uom时，t还未达到积分时间，积分电路就饱和了。当「=时，T的取1.运放的输入失调电压Uio和1.设计一个积分电路，用来将方波变换为三角波。已知方波的幅值为2V,频率为1kHz。要求积分电路的输入电阻&>20M,采用uA741型集成运算放人器。2.按所设计的电路图进行安装和调试，观察积分漂移现彖，将该电路调零并设法将积分漂移调

8、至最小。3.按设计指标要求给所设计的电路输入方波电压信号，观察积分电路的输出波形。记录输出波形的幅值和频率，若达不到设计指标耍求，应调整电路参数，直到满足设计指标为止。4.分析误芳和课差产生的原因。三.实验报告要求实验报告包括以下内容