积分电路的原理

引用什么是积分电路积分电路的原理

积分电路定义输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。

从图中可以看出，Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故

Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt

这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫icdt）

RC电路的积分条件：RC≥Tk

电路结构如图J-1，积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的冲放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。1:积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波

2:积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中

3：积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度

4：积分电路输入和输出成积分关系

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要求来确定。

若要进行两个信号的求和积分运算，应选择求和

积分电路。若只要求对某个信号进行一般的波形变换，可选用基本积分电路。基本积分电路如图1

所示：

2．确定时间常数τ=RC

τ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Uomax为有限值（通

常Uomax=±10V 左右），因此，若τ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τ的值必须满足：

当ui为阶跃信号时，τ的值必须满足：

另外，选择τ值时，还应考虑信号频率的高低，对于正弦波信号ui=Uimsinωt，积分电

路的输出电压为：

因此，当输入信号为正弦波时，τ的值不仅受运算放大器最大输出电压的限制，而且与

输入信号的频率有关，对于一定幅度的正弦信号，频率越低τ的值应该越大。

3．选择电路元件

1）当时间常数τ=RC 确定后，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。在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1μF。

2）确定RP

RP 为静态平衡电阻，用来补偿偏置电流所产生的失调，一般取RP=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。Rf 是积分漂移泄漏电阻，用来

防止积分漂移所造成的饱和或截止现象。为了减小误差要求Rf ≥10R。

．选择运算放大器4．

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（Auo）和增益带宽积大，输入电阻高的集成运算放大器。

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。调整方法如下：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。然后去掉

短路线，用数字电压表（取直流档）监测积分电路的输出电压，调整调零电位器，同时观察

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，直到积分电路的输出漂移最小

为止。

已知：方波的幅度为 2 伏，方波的频率为500Hz，要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≥10kΩ，并采用μA741

型集成运算放大器。

设计步骤：

1．选择电路形式

反相积分电路。 2 根据题目要求，选用图

2．确定时间常数τ=RC

要将方波变换为三角波，就是要对方波的每半个周期分别进行不同方向的积分运算。

当方波为正半周时，相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

分电路输入负的阶跃信号。因此，积分时间都等。于

由于μA741 的最大输出电压U =±10V 左右，所以，τ的值必须满足：

由于对三角波的幅度没有要求，故取τ=。

的值C 和R ．确定3．

由于反相积分电路的输入电阻Ri≥10kΩ，故取积分电阻

R=Ri=10 kΩ。

因此，积分电容：

4. 确定Rf和RP的值

为了减小Rf 所引起的积分误差，取= = ×= = k R Rf

100 10 10 10 10 5 4

平衡电阻RP 为：≈= = k k k R R R f p 1 . 9 100 // 10 //

0 引言

A／D转换电路是数据采集系统中的重要部分，也是计算机应用系统中一种重要的功能接口。目前市场上有两种常用的A／D转换芯片，一类是逐次逼近式的，如AD1674，其特点是转换速度较高，功率较低。另一类是双积分式的，如ICL7135，其特点是转换精度高、抗干扰能力强。但高位数的A／D转换器价格相对较高。本文介绍的一种基于单片机的高精度、双积分型A／D 转换电路，具有电路体积小、成本低、性价比高、结构简单、调试容易和工作可靠等特点，有很好的实际应用价值。

1 双积分式ADC基本原理

双积分式ADC的基本电路如图1所示，运放A 1、R、C用来组成积分器，运放A2作为比较器。电路先对未知的模拟输入电压U1进行固定时间T1的积分，然后转为对标进行反向积分，直到积分输出返回起始值，反向U0准电压

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