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1、,#,#,第四節(jié) 積分和微分電路,電容伏安特性,+,-,A,R,u,C,R,u,O,u,I,i,1,i,C,C,+,-,基本積分電路,要求：,R,=,R,C,1,u,c,=,i,c,d,t,一、積分電路,i,c,=,C,d,u,c,d,t,積分時(shí)間常數(shù),=,RC,下頁(yè),上頁(yè),1.,電路組成,首頁(yè),u,I,R,=,d,u,C,d,t,C,=-,d,u,O,d,t,C,u,o,=-,RC,1,u,i,d,t,+,U,o,(,0,),u,o,=-,RC,1,u,i,d,t,積分時(shí)注意初始條件,由,“,虛地,”,，,u,O,=,-,u,C,由,“,虛斷,”,，,i,I,=,i,C,2.,工作原理,下頁(yè)

2、,上頁(yè),+,-,A,R,u,C,R,u,O,u,I,i,I,i,C,C,+,-,基本積分電路,首頁(yè),O,u,o,t,u,i,O,t,當(dāng),t,t,0,時(shí),u,i,=,0,故,u,o,=,0,;,RC,U,i,U,i,t,0,t,1,u,o,=-,RC,1,u,i,d,t,（,1,）波形變換,當(dāng),t,0,t,t,1,時(shí),u,i,=,U,i,=,常數(shù)；,u,o,=-,(,t,t,0,),RC,U,i,=-,t,當(dāng),t,t,1,時(shí),u,i,=,0,，,故,u,o,=,u,o,(,t,1,),。,下頁(yè),上頁(yè),3.,積分電路的應(yīng)用,可將矩形波轉(zhuǎn)換成三角波。,首頁(yè),仿真,積分電路具,有移相作用,(,2,),

3、移相,電路的輸出電壓是一個(gè)余弦波。,u,o,的相位比,u,i,領(lǐng)先,90,。,u,o,=-,U,m,sin,t,d,t,RC,1,O,u,o,t,u,i,O,t,RC,U,m,cos,t,=,若,u,i,=,U,m,sin,t,由積分電路輸出表達(dá)式可得：,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),例,7.4.1,基本積分電路的輸入電壓為矩形波，,若積分電路的參數(shù)分別為以下三種情況，,試分別畫(huà)出相應(yīng)的輸出電壓波形。,R,=,100 k,C,=,0.5,F,;,R,=,50 k,C,=,0.5,F,;,R,=,10 k,C,=,0.5,F,。,已知,t,=,0,時(shí)積分電容上的初始電壓等于零，,集成運(yùn)放的最大輸出電壓,U,

4、opp,=,14,V,。,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),u,o1,=-(,t,t,0,)+,U,o,(0),RC,U,i,當(dāng),t,=10ms,時(shí)，,解：,R,=,100 k,C,=,0.5,F,t,=(010)ms,期間，,u,i,=+10V,U,o,(0)=0,，,=(-200,t,)V,u,o1,將以每秒,200 V,的速度負(fù)方向增長(zhǎng)。,u,o1,=,(-200,0.01)V=-2 V,-2,u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,o,u,o1,/V,t,/ms,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),即,u,o1,從,-2 V,開(kāi)始往正方向增長(zhǎng)，,當(dāng),t,=20ms,時(shí)，得,u,o1,=0 V,，

5、,當(dāng),t,=30ms,時(shí)，得,u,o1,=2 V,。,u,o1,=,200(,t,0.01)2 V,，,在,t,=(10,30),期間,u,i,=-10 V,t,0,=,10 ms,U,o,(,t,0,)=-2 V,+2,-2,o,u,o1,/V,t,/ms,下頁(yè),上頁(yè),u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,首頁(yè),在,t,=(30,50),期間，,u,i,=+10 V,，,u,o1,從,+2 V,開(kāi)始，,又以每秒,200 V,的速度往負(fù)方向增長(zhǎng)，以后重復(fù)。,+2,-2,o,u,o1,/V,t,/ms,下頁(yè),上頁(yè),u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,

6、/ms,首頁(yè),o,u,o2,/V,t,/ms,t,=(10,30)ms,期間，,u,o2,=(-400,t,)V,即,u,o2,將以每秒,400 V,的速度負(fù)方向增長(zhǎng)。,當(dāng),t,=10,ms,時(shí)，,u,o2,=(-400,0.01)V=-4 V,。,可見(jiàn)，積分時(shí)間常數(shù)影響輸出電壓的增長(zhǎng)速度。,R,=50 k,C,=0.5 F,在,t,=(0 10)ms,期間，,u,o2,=400(,t,0.01)4 V,+4,-4,下頁(yè),上頁(yè),u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,首頁(yè),超出,U,opp,=,14V,，達(dá)到飽和，,R,=10 k,C,=0.5 F,u,o3,=(-20

7、00,t,)V,，,當(dāng),t,=10,ms,時(shí)，,u,o3,=(-2000,0.01)V=-20 V,。,在,t,=(0 10)ms,期間，,當(dāng),t,=7 ms,時(shí)，,u,o3,增長(zhǎng)到,14 V,。,-14,7,o,u,o3,/V,t/ms,下頁(yè),上頁(yè),u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,首頁(yè),o,u,o3,/V,t,/ms,t,=,(10,30)ms,期間,u,o2,=,2000(,t,0.01),14 V,當(dāng),t,=,17,ms,時(shí)，,u,o3,=,0,V,。,當(dāng),t,=,24,ms,時(shí)，,u,o3,=,+14,V,。,-14,+14,7,17,24,下頁(yè),上頁(yè),

8、u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,首頁(yè),由圖可見(jiàn)，當(dāng)積分時(shí)間常數(shù)繼續(xù)減小時(shí)，,輸出電壓的增長(zhǎng)速度及輸出電壓幅度將繼續(xù)增大。,但當(dāng),u,o,達(dá)到最大值后，將保持不變，,此時(shí)輸出波形成為梯形波。,下頁(yè),上頁(yè),o,u,o3,/V,t,/ms,-14,+14,7,17,24,u,i,/V,+10,o,10,-10,30,50,t,/ms,首頁(yè),完整的波形圖,u,i,/V,+10,o,o,o,o,10,-10,30,50,u,o1,/V,u,o2,/V,u,o3,/V,-2,+2,+4,-4,-14,+14,7,17,24,t,/ms,t,/ms,t,/ms,t,/ms,下

9、頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),二、微分電路,+,-,A,R,u,C,R,u,O,u,I,i,R,i,C,C,+,-,基本微分電路,由于“虛斷”，則,因反相輸入端“虛地”，可得,輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分。,1.,電路的組成,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),2.,微分電路的應(yīng)用,（,1,）波形變換,u,I,o,u,O,t,o,t,如果在輸入端加上一個(gè)梯形波電壓，當(dāng),u,I,直線上升時(shí)，,u,O,為一個(gè)固定的負(fù)電壓。當(dāng),u,I,維持不變時(shí)，,u,O,=0,。當(dāng),u,I,直線下降時(shí)，,u,O,為一個(gè)固定的正電壓。,微分電路將一個(gè)梯形波轉(zhuǎn)換為一負(fù)一正兩個(gè)矩形波。,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),（,2,）移相,當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，設(shè),u,I,=,U,m,sin,t,，,則微分電路的輸出電壓為,u,O,成為余弦波，,u,O,的波形將比,u,I,滯后,90,o,。,下頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),上頁(yè),首頁(yè),課堂練習(xí),