实验九 积分与微分电路
积分与微分电路
积分与微分电路一、实验目的1、熟悉Multisim 软件的使用方法。
2、掌握积分运算与微分运算关系及基本测量方法。
二、实验原理1. 积分运算电路反相积分电路如图3.3.2-1所示。
图3.3.2-1 反相积分电路在理想化条件下，输出电压u0(t)等于)0(1)(010c ti u dt u CR t u +-=⎰式中 UC(o)是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
如果ui(t)是幅值为E 的阶跃电压，并设Uc(o)＝0，则⎰-=-=t t CR EEdt C R t u 01101)( 即输出电压 uo(t)随时间增长而线性下降。
显然RC 的数值越大，达到给定的uo 值所需的时间就越长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。
实用积分实验电路如图3.3.2-2所示。
图3.3.2-2 实用积分实验电路在进行积分运算之前，首先应对运放调零。
为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻R2(R2)的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压UC(o)＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号ui 后，只要K2一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。
2. 微分电路微分是积分的逆运算。
将积分电路中R 和c 的位置互换，可组成基本微分电路。
在理想化条件下，输出电压u O 等于：dtdu RCu i-=0 可见输出电压正比于输入电压对时间的微分。
微分电路可以实现波形变换，例如将矩形波变换为尖脉冲，此外，微分电路也可以移相作用。
基本微分电路的主要缺点是，当输入信号频率升高时，电容的容抗减小，则放大倍数增大，造成电路对输入信号中的高频噪声非常敏感，因而输出信号中的噪声成分严重增加，信噪比大大下降。
另一个缺点是微分电路中的RC 元件形成一个滞后的移相环节，它和集成运放中原有的滞后环节共同作用，很容易产生自激振荡，使电路的稳定性变差。
积分和微分电路结构原理
积分和微分电路结构原理当输入信号流经如图所示的RC电路时，因电容C的充、放电（延迟）作用，致使输出电压的性质发生了显著变化。
积分、微分基本电路即RC电路，其积分电路又常做为延时电路应用，延时时间的长短与R、C值的乘积相关，称为电路的时间常数τ=RC。
假如将R1、C1互换位置，则变身为微分电路。
但电路是否具有积分或微分功能，除了电路的本身结构以外，还需要输入信号Ui合适才行，合适的RC电路，再加上合适的Ui信号，两个合适碰在一起才成啊。
图1 RC积分、微分电路及波形图如图1，可知积分、微分电路具有波形变换功能。
如晶闸管脉冲电路，需要取出移相脉冲的的上升沿做为触发信号时，即可用微分电路取出上升沿脉冲信号。
1、成为积分电路的前提条件和动作表现需要积分电路本身时间常数τ输入信号的频率周期，即工作当中C1不会被布满也不行能彻底放完电，输出信号幅度要小于输入信号幅度。
电路仅对信号的缓慢变化部分（矩形脉冲的平顶阶段）感爱好，而忽视掉突变部分（上升沿和下降沿），这是由RC电路的延迟作用来实现的。
能将输入矩形波转变成锯齿波（或三角波及其它波形）；积分电路原理：因C1两端电压不能突变，在输入信号上升沿至平顶阶段，输入信号经R1对C1充电，C1两端电压因充电电荷的渐渐积累而缓慢上升；同样，在输入信号的下降沿及低电平常刻，C1通过R1放电，其上电压渐渐降低。
由RC电路延迟效应，达到了波形变换的目的。
在此过程中，因C1的“迟缓反应”，忽视了信号的突变部分。
2、成为微分电路的前提条件需要电路本身时间常数τ输入信号的频率周期，即工作当中C1（因其容量特小），充、放电速度极快，输出信号由此会消失双向尖峰（接近输入信号幅度）。
电路仅对信号的突变量（矩形脉冲的上、下沿）感爱好，而忽视掉缓慢变化部分（矩形脉冲的平顶阶段）。
微分电路则能将输入矩形波（或近似其它波形）转变为尖波（或其它相近波形）。
微分电路原理：a、在输入信号上升沿到来瞬间，因C1两端电压不能突变（此时充电电流最大，电压降落在电阻R1两端），输出电压接近输入信号峰值（在输出端由耦合现象产生了高电平跳变）；b、因电路时间常数较小，在输入信号平顶信号的前段，C1已经布满电，R1因无充电电流流过，电压降为0V，输出信号快速衰减至0电位，直至输入信号下降沿时刻的到来；c、下降沿时刻到来时，C1所充电荷经R1泄放。
《积分和微分电路》课件
常见的积分电路实现方法有RC积分电路和运算 放大器积分电路。
二、微分电路
什么是微分电路
微分电路对输入信号进行微分， 输出信号表示输入信号的变化 率。
微分电路的符号表示
微分电路的符号使用一个d/dt符 号来表示。
பைடு நூலகம்
微分电路的基本原理
通过电容器对输入信号进行微 分运算。
微分电路的实现方法
《积分和微分电路》PPT 课件
本课件将介绍积分和微分电路的原理、应用和实验演示。通过丰富的布局和 图像，让您轻松理解和熟悉这一主题。
一、积分电路
什么是积分电路
积分电路将输入信号积分，输出信号表示输入信 号的累积。
积分电路的基本原理
通过电容器对输入信号进行积分运算。
积分电路的符号表示
积分电路的符号使用一个^∫符号来表示。
常见的微分电路实现方法有RC 微分电路和运算放大器微分电 路。
三、积分和微分电路的比较分析
1
积分电路与微分电路的区别
积分电路对输入信号进行积分，微分电路对输入信号进行微分。
2
积分和微分电路的应用场合
积分电路常用于信号处理和控制系统，微分电路常用于滤波和识别系统。
四、实验演示
积分电路实验装置
通过实验装置演示积分电路的原 理和应用。
微分电路实验装置
通过实验装置演示微分电路的原 理和应用。
实验演示步骤
详细步骤演示和讲解积分和微分 电路的实验操作。
五、总结
积分和微分电路的应用优缺点总结
通过总结积分和微分电路的应用优点和缺点，了解其在不同领域中的特点。
未来发展趋势
展望积分和微分电路在未来的发展方向和应用领域。
积分电路和微分电路的区别
积分电路和微分电路的区别积分电路为输出电压与输⼊电压成积分关系的电路，通常由电阻和电容组成；积分电路中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。
微分电路为输出电压与输⼊电压成微分关系的电路，通常由电容和电阻组成；微分电路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。
积分电路和微分电路的区别如下：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的作⽤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：在电⼦开关中⽤于延迟；波形变换；A/D 转换中，将电压量变为时间量；移相。
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。
积分电路和微分电路检验⽅法在了解了积分电路和微分电路的主要区别以及应⽤场景后，我们就可以快速的判断出两种电路。
⽐如咱们看到⽅波最后变成了三⾓波或斜波，那么⽏庸置疑这是个积分电路，微分电路呢那肯定是产⽣尖脉冲波了。
积分电路和微分电路还有就是对信号求积分与求微分的电路了，最简单的构成是⼀个运算放⼤器，⼀个电阻 R 和⼀个电容 C，运放的负极接地，正极接电容，输出端 Uo 再与正极接接⼀个电阻就是微分电路，设正极输⼊ Ui，则 Uo=-RC(dUi/dt)。
⽽当电容位置和电阻互换⼀下就是积分电路，Uo=-1/RC*(Ui 对时间 t 的积分），这两种电路就是⽤来求积分与微分的。
实验九实验报告(二)--一阶动态电路的响应测试
实验九 ：一阶动态电路的响应测试（二）一、实验目的：1、 观测RC 一阶电路的方波响应；2、 通过对一阶电路方波响应的测量，练习示波器的读数；二、实验内容：1、研究RC 电路的方波响应。
选择T/RC 分别为10、5、1时，电路参数： R=1K Ω，C=0.1µF 。
2、观测积分电路的Ui(t)和Uc(t)的波形，记录频率对波形的影响，从波形图上测量时间常数。
积分电路的输入信号是方波，Vpp=5V 。
3、观察微分电路的Ui(t)和U R (t)的波形，记录频率对波形的影响。
微分电路的输入信号也是方波，Vp-p=1V 。
三、实验环境：面包板一个，导线若干，电阻一个（1k Ω），DS1052E 示波器一台，电解电容一个（0.1μF ），EE1641C 型函数信号发生器一台。
四、实验原理：1． 方波激励：•电路图：•方波波形：（调整方波电压范围在0~5V ） 2. 积分电路：一个简单的RC 串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足τ=RC>>T/2时（T 为方波脉冲的重复周期），且由C 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个积分电路。
此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
•电路图：（以f=1000Hz 为例）C1100nF•仿真波形：（以f=1000Hz为例）3. 微分电路：一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足τ=RC<<T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。
因此此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
•电路图：（以f=1000Hz为例）•仿真波形：（以f=1000Hz为例）五、实验数据：1.时间常数的计算：6-4；•U i(t)和U c(t)的波形及波形数据：①③3.微分电路：•U i(t)和U R(t)的波形及波形数据：①②③④六、数据分析总结：1.注意事项：（1）将方波波形底端定为基准，使方波激励电压范围在0~5V之间；（2）微分电路图中，若以积分电路的电路只改变示波器的通道连接，要注意不要将电容短路；（3）函数信号发生器的频率调节要结合档位，不换档位可能调不到所要的频率。
积分电路与微分电路
积分电路与微分电路1 实验目的及要求:（1）进一步掌握微分电路和积分电路的相关知识。
（2）学会用运算放大器组成积分微分电路。
（3）设计一个RC微分电路，将方波变换成尖脉冲波。
（4）设计一个RC积分电路，将方波变换成三角波。
（5）进一步学习和熟悉Multisim软件的使用。
（6）得出结论进行分析并写出仿真体会。
工作原理：积分电路：积分是一种常见的数学运算，同时，积分电路是一种常见的波形变换电路，它是将矩形脉冲（或方波）变换成三角波的一种电路。
最简单的积分电路（一阶RC电路）。
本实验中，加入运算放大器，其原理图如图所示：利用虚地和虚断的概念：,0=n ,21i i i ==电容器C 以电流R v i /11=进行充电。
假设电容器C 初始电压,0)(=o c v 则 输出电压：V 0=dt v RC⎰-11上式表明，输出电压V 0为输入电压Vi 对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。
当输入信号Vi 为阶跃电压（方波）时，在它的作用下，电容器将以近似恒流方式进行充电，输出电压V 0与时间T 近似成线性关系，因此t v t RC v v ii o τ-=-=式中τ=RC 为时间常数。
由此推知运放输出电压的最大值Vom 受到直流稳压电源的限制，致使运放进入到饱和状态，Vo 保持不变，而停止积分。
微分电路：将积分电路中的电阻和电容元件对换位置，并选取较小的时间常数RC ，便得到如图4所示的微分电路。
这个电路同样存在虚地和虚断。
图4 含运放的微分电路设t=0时，电容器的初始电压Vc（0）=0，当信号牌电压Vi接入后，便有dtdvCi i-=1dtdvRCv io-=上式表明，输出电压Vo正比于输入电压Vi对时间的微分，负号表示它们的相位相反。
当输入信号为方波时，该电路可将方波变换为尖顶脉冲波。
实验内容我们先画出微分和积分电路图就进行了实验和观察输出波形微分电路图：微分波形图：积分电路图：积分波形图：分析：输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路，即。
积分电路和微分电路 实验报告书
积分电路和微分电路实验报告书学号：姓名：学习中心：(1)按如图连接电路(2)设置信号发生器的输出频率为1ＨＺ，幅值为５Ｖ的方波，如图（３）激活仿真电路双击示波器图标弹出示波器面板，观察并分析示波器波形（４）按表１给出的电路参数依次设置Ｒ和Ｃ的取值，分别激活仿真运行，双击示波器图标，弹出示波器面板，给出输入／输出信号的波形图，并说明Ｒ和Ｃ的取值对输出信号的影响表1 实验电路参数序号输入为方波信号电路参数频率／ＨＺ幅值/V R/KO C/uF1 1 5 100 12 1 5 100 23 1 5 100 4.72.微分电路实验（1）按图连接电路（2）设置R和C（3）激活电路仿真运行，（4）双击示波器的面板，给出输入/输出信号的波形图（5）说明R和C的取值对输出信号的影响表2 实验电路参数序号输入为方波信号电路参数频率／ＨＺ幅值/V R/KO C/uF1 1 5 100 12 1 5 100 23 1 5 100 4.7三、实验过程原始数据（数据、图表、计算等）1.积分电路实验R=100KO，C=1uFR=100 KO C=2UFR=100KO C=4.7uF2.微分电路实验R=100KO，C=1uFR=100 KO C=2UFR=100KO C=4.7uF四、实验结果及分析积分电路实验由积分电路的特点：时间常数t远大于输入信号的周期T，在此条件下Uc（t）<<UR(t)因此i(t)=UR(t)/R=Ui(t)/RU0(t)=Uc(t)=1/C(i(t)dt=1/RC(ui(t)dt即输出电压与输入电压的积分成正比，若输出电压为周期方波，则输出电压为周期三角波由实验数据知道，随着C的增大，积分方波越明显微分电路实验由微分电路的特点：Uo(t)=UR(t)=RC*duc(t)/dt=RC*dui(t)/dt即输出电压与输入电压的微分成正比；若输入为周期方波，则输出电压为周期窄脉冲；从实验数据知道：随着C的增大，微分脉冲越明显如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。
积分电路和微分电路实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除积分电路和微分电路实验报告篇一：实验6积分与微分电路实验6积分与微分电路1.实验目的学习使用运放组成积分和微分电路。
2.实验仪器双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。
3.预习内容1）阅读op07的“数据手册”，了解op07的性能。
2）复习关于积分和微分电路的理论知识。
3)阅读本次实验的教材。
4.实验内容1）积分电路如图5.1。
在理想条件下，为零时，则dV(t)Vi(t)??co，当c两端的初始电压RdtVo(t)??1tVi(t)dtRc?o因此而得名为积分电路。
（1）取运放直流偏置为?12V，输入幅值Vi=-1V的阶跃电压，测量输出饱和电压和有效积分时间。
若输入为幅值Vi=-1V阶跃电压时，输出为Vo(t)??Vi1tVdt??t，(1)iRc?oRc这时输出电压将随时间增长而线性上升。
通常运放存在输入直流失调电压，图6.1所示电路运放直流开路，运放以开环放大倍数放大输入直流失调电压，往往使运放输出限幅，即输出电压接近直流电源电压，输出饱和，运放不能正常工作。
在op07的“数据手册”中，其输入直流失调电压的典型值为30μV；开环增益约为112db，即4×105。
据此可以估算，当Vi=0V时，Vo=30μV×4×105=12V。
电路实际输出接近直流偏置电压，已无法正常工作。
建议用以下方法。
按图6.1接好电路后，将直流信号源输出端与此同时Vi相接，调整直流信号源，使其输出为-1V，将输出Vo接示波器输入，用示波器可观察到积分电路输出饱和。
保持电路状态，关闭直流偏置电源，示波器x轴扫描速度置0.2sec/div，Y轴输入电压灵敏度置2V/div，将扫描线移至示波器屏的下方。
等待至电容上的电荷放尽。
当扫描光点在示波器屏的左下方时，即时打开直流偏置电源，示波器屏上积分电路的输出为线性上升的直线，大约1秒后，积分电路输出由线性上升的直线变为水平直线，即积分电路已饱和，立即按下示波器的“stop”键。
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实验九积分与微分电路
学院：信息科学与技术学院专业：电子信息工程
姓名：***
学号：**********
一．实验目的
1．掌握集成运算放大器的特点、性能及使用方法。
2．掌握比例求和电路、微积分电路的测试和分析方法。
3．掌握各电路的工作原理和理论计算方法。
二．实验仪器
1．数字万用表2．直流稳压电源3．双踪示波器4．信号发生器5．交流毫伏表。
三．预习要求
1.分析图7-8 实验电路，若输入正弦波，u o 与u i 的相位差是多少？当输入信号为100Hz、有
效值为2V时，u o =?
2.图7-8 电路中，若输入方波，u o 与u i 的相位差？当输入信号为160Hz幅值为1V时，输出
u o =?
3.拟定实验步骤，做好记录表格。
四．实验原理
集成运放可以构成积分及微分运算电路，如下图所示：
微积分电路的运算关系为：
五．实验内容：
1.积分电路
按照上图连接积分电路，检查无误后接通+12，-12V直流电源。
（1）取U i=-1v，用示波器观察波形u0，并测量运放输出电压的正向饱和电压值。
（2）取U i=1V,测量运放的负向饱和电压值。
（3）将电路中的积分电容改为改为0.1uF，u i分别输入1KHz幅值为2v的方波和正弦信号，观察u i和u o的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。
（4）改变电路的输入信号的频率，观察u i和u o的相位，幅值关系。
2.微分电路
实验电路如上图所示。
（1）输入正弦波信号，f=500Hz，有效值为1v，用示波器观察u i和u o的波形并测量输出电压值。
（2）改变正弦波频率（20Hz-40Hz），观察u i和u o的相位，幅值变化情况并记录。
（3）输入方波，f=200Hz,U=5V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验。
（4）输入三角波，f=200Hz,U=2V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验
3.积分-微分电路
实验电路如图所示
（1）输入f=200Hz,u=6V的方波信号，用示波器观察u i和u o的波形并记录。
（2）将f改为500Hz，重复上述实验。
解答：
1.（1）取U i=-1v，用示波器观察波形u0，并测量运放输出电压的正向饱和电压值
电路仿真图如下图所示：
积分电路的运算关系：
可得运放输出电压的正向饱和电压值为11.108V。
（2）ui= 1V，测量运放的负向饱和电压值。
可得运放输出电压的正向饱和电压值为11.108V。
(3)将电路中的积分电容改为改为0.1uF，u i分别输入1KHz幅值为2v的方波和正弦信号，观察u i和u o的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。
当为输入信号为方波时，输出为三角波，波形如下图：
当输入为正弦波时，有积分电路的关系可知，其电路输出也为正弦波，波形如下图所示：由示波器观察可知，其输出波形的幅值比输入波形要小，相位落后π/4个周期。
有示波器可求得电路的有效积分时间为：0.025s,如下图所示：
测量上升或者下降的时间即可求出有效积分时间。
（4）改变电路的输入信号的频率，观察u i和u o的相位，幅值关系。
随着频率的增加，Vi与Vo的幅值减小，相位几乎不变。
2（1）输入正弦波信号，f=500Hz，有效值为1v，用示波器观察u i和u o的波形并测量输出电压值。
电路仿真原理图如下图所示：
输入正弦波信号，用示波器观察输出电压波形,如下图所示：
测得输出电压值为：2.22v
（2）改变正弦波频率（20Hz-40Hz），观察u i和u o的相位，幅值变化情况并记录。
随着频率的增加，Vi与Vo的幅值增大，相位差不变。
(3)输入方波，f=200Hz,U=5V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验.
在电容前加一个电阻，可起到衰减信号的作用，之后测得的输出信号波形为：
测得的输出电压为14.156V。
改变输入频率，可得：
随着输入频率增大，其输出幅值也在增大，相位差不变。
（4）输入三角波，f=200Hz,U=2V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验。
测得输出信号的波形为：
输出电压值为1.6v。
改变输入频率，可得：
有图可知，随着输入频率的增加，输出波形的幅值也在随之增加，但相位差不变。
3积分——微分电路
电路仿真图如下所示：
（1）输入f=200Hz,u=6V的方波信号，用示波器观察u i和u o的波形并记录。
测得输出波形如下图所示：
（2）将f改为500Hz时，输出波形为：
由上图可知，该积分微分电路能大致恢复原始输入信号。