積分電路由電阻和電容組成,與微分電路非常相近,但兩者并不相同。
圖a是積分電路,輸入信號Ui加在電阻R1上,輸出信號采集在電容C1兩端。
積分電路輸入信號是矩形脈沖,其波形如下圖b所示。在積分電路中,要求RC電路中的時(shí)間常數(shù)τ(τ=RC)遠(yuǎn)大于脈沖寬度Tx。
輸入電壓波形
當(dāng)輸入脈沖為高電平時(shí),輸入信號電壓開始通過電阻R1對電容C1充電,在C1上的電壓極性為上正下負(fù)。由于這積分電路的RC時(shí)間常數(shù)比較大,所以C1上的電壓上升比較緩慢,按指數(shù)規(guī)律上升。
又因時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于脈沖寬度,對電容充電不久,輸入脈沖就跳變?yōu)榱?,對電容的充電就結(jié)束了,也就是C1上的電壓只上升了很小一段,由于這一起始近似線性的(如下圖c所示)。在這一段充電期間,電流是從上而下流過C1,電壓極性為上正下負(fù)。
圖中紅色線為C1充放電曲線
積分電路電容充電過程中,充電電流I的大小可以由以下式?jīng)Q定:
由于積分電路的時(shí)間常數(shù)很大,輸出信號電壓還沒升高多少,下一個(gè)脈沖又來了,因此輸出電壓的信號很小,可以忽略得出以下公式:
由以上公式可以看出,流過電容C1的電流近似與輸入信號電壓成正比,所以C1上的輸出電壓近似的與輸入信號電壓Ui的積分成正比,所以將這種電路稱為積分電路。
當(dāng)輸入脈沖為低電平期間,輸入端電壓為0,這相當(dāng)于輸入端對地短接。由于C1上已經(jīng)充到了上正下負(fù)的電壓,這時(shí)C1開始放電:C1上端—R1—輸入端—輸入信號源內(nèi)部電路—地端,如下圖d所示:
電容放電回路示意圖
放電也是按時(shí)間常數(shù)規(guī)律進(jìn)行的,隨著放電的進(jìn)行,C1電容上的電壓也在慢慢下降,直到下一個(gè)脈沖的到來。
積分電路主要用于波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除及反饋控制中的積分補(bǔ)償?shù)葓龊稀?/p>