积分电路和微分电路区别,微分电路和积分电路原理是什么

发布者:深铭易购     发布时间:2019-09-27    浏览量:14066

所谓积分电路和微分电路,是利用电抗元件微分形式的安-伏、伏-安特性来实现积分或微分运算的电路。 对于电容和电感,他们各自的遵循的欧姆定律表达式如下:


由RC构成的低通滤波器就近似于一个积分器。为何说近似?在于随着电容的充电,Vout会上升,流过电阻的电流不再与Vin成正比,因此Vout就不是简单地对Vin关于时间积分 在上图中把电阻R和电容C对调一下,就成了高通滤波器,其特性就近似于一个微分器。



微分电路与积分电路的区别是什么?

微分电路就是:只要电容没有没有发生突变,那么输出信号始终为低电平,无论电容是充电的过程还是放电的过程,都会让输出端产生一个尖峰波;积分电路就是:如果脉冲信号持续输出高电平时,那么输出的信号始终是高电平,信号波动形态取决于电容充电的速度和放电的速度。


积分电路和微分电路作用


为了使得输出电压Vout是输入电压Vin的关于时间积分,就要让流过电阻的电流仅与输入电压有关,与输出电压无关。对此,可以用运放来实现 根据运放虚短虚断的特性,可以得可见,此时输出电压是对输入电压关于时间求积分。相差的只是一个常数。同样,对于图中R、C对调后,就可以构成微分电路。 

微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中,以获取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息,例如提取时基标准信号等。

  积分电路使输入方波转换成三角波或者斜波,主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。其主要用途有:

  1. 在电子开关中用于延迟。

  2. 波形变换。

  3. A/D转换中,将电压量变为时间量。

  4. 移相。




积分电路和微分电路的特点


1:积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波

微分电路可以使输入方波转换成尖脉冲波

2:积分电路电阻串联在主电路中,电容在干路中

微分则相反

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

微分电路的时间常数t要小于或者等于1/10倍的输入脉冲宽度

4:积分电路输入和输出成积分关系

微分电路输入和输出成微分关系



积分电路和微分电路计算:


第一步,认为纹波电压远小于输出电压,例如纹波电压只有50mV; 

第二步,忽略MOS管和肖特基二极管的导通电压,并在第一部的假设下,可知当MOS管导通时,加在电感两端的电压是一个定值,则此时有Vin-Vout为5V,占空比为50%,所以△t=5us,电感L为20uH,由此可计算得纹波电流为1.25A;仿真图如下 可以看到电感上纹波电流是三角波,与计算是比较符合的。 

第三步,计算输出纹波电压。因为负载2欧电阻上有电流约2.5A,因此在三角波形的电感纹波电流中,只有超过2.5A部分电流是会往电容中充电,往电容充电的电流峰值只有电感纹波电流峰峰值的一半,也就是0.75A,平均电流又要对0.75A取一半,只有0.375A。而对电容充电的时间又是开关周期的一半,因此输出电容上的纹波电压计算如下 最后算得纹波电压18.8mV,而仿真曲线去下图 仿真得到的纹波电压是16mV基本上是准的。但实际从图中可以看出,输出电压并不是5V,而是5.6V。


这是因为一方面,这里的MOS开关和肖特基二极管都是实际器件的模型,而不是我们理论设想中理想无缺的开关和二极管,第二个方面,此电路没有负反馈,它不会自动调节输出电压。


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