初級模擬電路:8-3 積分器與微分器


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      由於電容的電流和電壓呈積分/微分關系,故可以利用電容來做積分和微分運算。雖然電感也可以用來做微積分運算,但由於電感的體積較大,且實際電感器件的值一般不太容易精確控制,故實際電路中一般只用電容來實現。

 

 

1. 積分電路

      積分器的反饋支路元件為電容,如下圖所示:

圖8-03.01 

      由於要用到積分式,為了更清晰地表達。我們這里不用相量符號,而實時交流符號v(t)和i(t)表示交流電壓和電流。

      電容的電壓電流關系式為:

      而電流與輸入電壓vi(t)的關系式為:

      將上兩式聯立可解得:

      這樣就實現了輸入信號的積分運算。

 

 

2. 微分電路

      微分電路沒有積分電路應用得那樣普遍,因為微分信號很容易受到干擾得影響。舉例來說,如果由於外部原因,在積分電路的輸入信號vi(t)上有一個瞬間的脈沖干擾(一般干擾的持續時間都非常短),由於輸出是積分運算,因此這個瞬間干擾信號被積分后產生的值也非常小,幾乎不會對輸出結果有什么影響。

      而微分就不一樣了,對於瞬間的脈沖輸入干擾,即使干擾本身的幅值並不大,但由於其上升與下降的速度非常快,對其做微分運算(即求導)后,會在輸出端產生一個很大的值。故此,在實際應用中不常使用微分電路。

      下圖是一個微分電路的基本型:

圖8-03.02 

      電路的輸出表達式為:

     

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