电子课程设计

题 目： 积分电路的设计 指导老师: 希望

学生姓名： 艾克拜尔·吐尔孙 所属院系： 电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气09-2班

完成日期： 202012年66月X27日

新 疆 大 学

本科生课程设计任务书

班 级： 电气09-2班 姓 名： 艾克拜尔·吐尔孙 设计题目： 积分电路的设计

要求完成的内容：

1. 设计一个基本的积分电路，积分时间常数为τ=0.6s。 2．画出电路图，根据给定的参数确定电路的原件参数。 3．用EDA仿真，画出当给定的型号为：①4V的阶跃信号；②周期为200ms，幅

度为5V的方波信号时的输出波形。

4． 写出详细的计算过程，详细的工作原理。

指导教师： 希望 努尔买买提

教研室主任：

积分电路的设计

1. 积分电路概述：

积分电路：输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路。积分电路主要与波形变换，放大电路失调的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。

积分电路的特点：积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波；积分电路电阻串联在主电路中，电容在干电路中；积分电路的时间常数τ要大于或者等于10倍输入脉冲宽度；积分电路输入和输出成积分关系。

2. 工作原理：

根据“虚短”，得vNvP0,即

vi0。

根据“虚断”，得ii=0。

vi。 R因此，电容器被充电，其充电电流为

设电容器C的初始电压为零，则 i1i211viidtdt （1） 1CCR1vovidt （2）

RCvivo式中，负号表示vo与vi在相位上是相反的。

当vi为阶跃电压时，电容将恒流的方式进行充电，输出电压vo与时间t近似线性关系：

vivi1vovdttt （3） iRCRC当t时vovi，。当t时，vo增大，直到vovom，即运放输出电压的最大值vom受直流电源电压的，致使运放进入饱和状态，vo保持不变，而停止积分。

3. 参数计算：

已知时间常数RC0.6s，就可以选择R和C的值，由于反相积分电路的输入电阻RiR，因此，往往希望R的值大一些。R的值满足输入电阻要求的条件下，一般选择较大的C值，而且C的值不能大于1F。

RC0.6s，设R100时，C设C0.6F时，RR0.6F0.6F；

100103C0.6100； 6610那么，R1000，C0.6F时，RC10001036106s0.6s 为了减小运放参数对积分电路输出电压的影响，应选择：输入失调参数（UIO,IIO,IB）小，开环增益（Avo）和增益带宽积大，输入电阻高的集成运算放大器。

为积分电路，有虚断和虚短：

vvvivviiti

RRR电容的作用：

1t1tvvctvc0icdtvotvc0idt

C0C0R所以

1t1tvotvdtv0vitdtvc0 icRC0RC0vit2V,vc00，所以

vot2t2t2tdt3.33V 0RCRC0.6很据已知条件，vi3.33V

当t50ms时，由公式（3）可知：vot当50mst100ms时，则

31005010 当t50ms和t100ms时，则

5vo50ms50103V0.378V 361000100.610vvo100msvo50103i501036.256.250V

vit

votvo50103vi

根据以上的计算设计电路一下：

积分电路仿真图

4.仿真结果如下：

用Multisim2001仿真以上电路得到的结果如下：

当输入信号为4V的节约信号时，该电路的输出波形如下：

4V阶跃信号输出波形图

周期为200ms，幅度为5V的方波信号时的输出波形如下：

11Hz5Hz： 该信号的频率为：ffT200

5.结论

实际积分电路的误差分析

运放的输入失调电压和输入失调电流对积分电路的影响

当输入电压ui为零时，积分电路的输出端存在一定数值的零漂移电压，这个电压随时间变化，称为积分漂移。

（1）积分漂移是积分电路的主要误差之一，减小积分漂移的方法有： 1.选择失调电压小和失调电流小的运放；

2.在积分时间常数τ一定的情况下，尽量加大积分电容C的值。为了防止因C长时间充电

（2）运放的开环增益对积分电路输出电压的影响

由于实际运放的开环增益Avo不是无穷大，而是一个有限值。因此，对积分电路的输出电压也将产生影响。

1.积分电路输出电压的相对误差与运放的开环增益Avo，积分时间常数τ成反比，与时间t成正比。

2.运放的开环增益Avo越大，积分电路的相对误差越小。对于相同的开环增益Avo和积分时间常数τ，积分时间t越长，积分电路的相对误差就越大。

3.要得到比较准确的积分运算，积分时间t必须远远小于运放的开环增益Avo

与积分时间常数τ的乘积。

（3）积分电容的泄漏电阻Rc对积分电路输出电压的影响。

积分电容的泄漏电阻Rc对积分电路输出电压的影响比较大的。因此，为了提高积分电路的运算精度，应选择漏电小，质量好的电容。

（4）运算放大器的有限带宽会影响对积分电路输出电压的影响 运算放大器的有限带宽会影响积分电路的传输特性，是积分电路的输出电压产生一定的时间滞后现象。运算放大器的带宽越窄，时间滞后现象越严重。为了降低时间滞后现象，应选用增益带宽积比较大的运算放大器。

指导教师评语：