集成运算放大器的应用电路(4)

集成运放

集成运放是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器μA702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用。

应用6-积分运算

如上图所示，用电容Cf替换Rf作为反馈元件，构成反相积分电路（由于同相积分电路的共模输入成分大，积分误差大，所及实际场合中很少使用），可完成对输入电压的积分运算，即其输出电压与输入电压对时间的积分成正比。理想条件下：

上式中，负号表示输出电压与输入电压反相，uc(0)是t=0时刻电容Cf两端的电压值，一般设初始值为零。

如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(0)=0，则：

即，输出电压随时间增长而线性下降。R1C的值越大，则到达给定值的时间越长。

1 输入方波

如图所示，设置输入信号为100mV，1kHz的方波。S1提供电容放电通路，可实现电容初始值为0，亦可控制积分起始点。

示波器测得积分电路的输入输出电压波形如下:

S1断，通道A(蓝)-100mV/Div，通道B(红)-100mV/Div

S1闭，通道A(蓝)-100mV/Div，通道B(红)-100mV/Div

经过以上仿真实验，可见：

(a)积分电路起到波形变换的作用，能够将方波变换为三角波，电容Cf越大，则输出三角波的电压幅值越小；

(b)当R2接入电路时，积分起始点电压值发生变化。

理解：无R2时，电容Cf通过电阻R1充放电，与输入信号产生叠加影响充放电起始点的电压值，接入R2时，电容Cf可通过R2充放电，减弱了输入信号的影响。一般设置R2相对大一些，如果太小，则输出端将出现以下图示的波形。

通道A(蓝)-100mV/Div，通道B(红)-100mV/Div

2 输入正弦波

设置输入信号为100mV，1kHz的正弦波，得到的输出电压波形如图：

通道A(蓝)-100mV/Div，通道B(红)-20mV/Div

可见，当输入正弦波时，积分电路的功能是移相。

积分运算可用于波形变换/整形。在实际应用中，①受通频带影响，对快速变化的输入信号反应迟钝，出现滞后现象，因此一般选择场效应管运放或低漂移集成运放；②由于积分电容存在漏电阻，造成误差。

最后，同样的问题，你能试着用“虚短”、“虚断”的概念分析今天的运算电路功能吗？