积分电路和微分电路

什么是积分电路

输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。

基本积分电路：

积分电路如下图所示，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。

原理：从图得，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)∫Uidt

这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫Uidt）

RC电路的积分条件：RC≥Tk

积分电路的作用：

积分电路能将方波转换成三角波，积分电路具有延迟作用，积分电路还有移相作用。积分电路的应用很广，它是模拟电子计算机的基本组成单元，在控制和测量系统中也常常用到积分电路。此外，积分电路还可用于延时和定时。在各种波形(矩形波、锯齿波等)发生电路中，积分电路也是重要的组成部分。

微分电路

可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关（即电路的时间常数），R*C越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换

的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。

积分电路

这里介绍积分电路的一些常识。下面给出了积分电路的基本形式和波形图。

当输入信号电压加在输入端时,电容（C）上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻（R）、电容（C）的特性可有下面的公式表达：

i = (V/R)e-(t/CR)

i--充电电流（A）；

V--输入信号电压（V）；

C--电阻值（欧姆）；

e--自然对数常数（）；

t--信号电压作用时间（秒）；

CR--R、C常数（R*C）；

由此我们可以找输出部分即电容上的电压为V-i*R,结合上面的计算,我们可以得出输出电压曲线计算公式为（其曲线见下图）：

Vc = V[1-e-(t/CR)]

微分电路

微分电路是电子线路中最常见的电路之一,弄清它的原理对我们看懂电路图、理解微分电路的作用很有帮助,这里我们将对微分电路做一个简单介绍。图1给出了一个标准的微分电路形式。为表达方便,这里我们使输入为频率为

50Hz的方波,经过微分电路后,输出为变化很陡峭的曲线。图2是用示波器显示的输入和输出的波形。

当第一个方波电压加在微分电路的两端（输入端）时,电容C上的电压开始因充电而增加。而流过电容C的电流则随着充电电压的上升而下降。电流经过微分电路（R、C）的规律可用下面的公式来表达（可参考右图）：

i = (V/R)e-(t/CR)

i-充电电流（A）；

v-输入信号电压（V）；

R-电路电阻值（欧姆）；

C-电路电容值（F）；

e-自然对数常数（）；

t-信号电压作用时间（秒）；

CR-R、C常数（R*C）；

由此我们可以看出输出部分即电阻上的电压为i*R,结合上面的计算,我们可以得出输出电压曲线计算公式为（其曲线见下图）：

iR = V[e-(t/CR)]