基于运放的微积分电路设计1

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实验6_积分微分电路

实验内容二
• 测量积分电路的幅频特性曲线。 • 输入信号Vi为VPP=1V的正弦波， • 频率测量范围为1HZ-20KHZ。
频率 20lg|AV/AVo| -20dB -10dB -3dB 0dB -3dB -10dB -20dB
实验内容三
• 1）取输入信号Vi的峰峰值1V、占空比为50%的方波，方波的频率分别为10HZ,100HZ,1KHZ,10KHZ，观察并记录输入输出波形 • 2）测量输出三角波的幅度分别为输入方波的一半、相等、两倍时的频率
积分电路还可用于非正弦信号产生电路、显示器扫描电路、模数转换电路等等
• 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。
uI Ui O uO O
t0
t1 t
t
例2:设vo初始电压为0，输入信号为方波时：
1 t v o (t) v i d t v o (t1 ) RC t1
2103 vi (t t1) vo (t1)
当t=1ms时，vo=6V；当t=3ms时，vo=-6V；当t=5ms时，vo=6V；依次类推
• 取Vi为占空比为50%、高电平为0.1V、低电平为-0.1V的方波，方波频率分别为10H、100Hz、1kHz，输入到图所示的电路，记录输出波形
实验六积分与微分电路
• 实验目的学习使用运放组成积分和微分电路。

运放同相电压积分电路

运放同相电压积分电路运放同相电压积分电路是一种常见的电路，它可以将输入的电压信号进行积分运算。

在本文中，我将详细介绍运放同相电压积分电路的工作原理、特点、设计方法以及在实际应用中的一些注意事项。

1. 工作原理运放同相电压积分电路的核心是一个运放和一个电容器。

运放作为一个差分放大器，将输入信号和反馈电路中的输出信号进行比较，将输出信号放大后送回到输入端。

电容器则起到积分的作用，通过不断累积输入信号的微小变化，实现对输入信号进行积分运算。

2. 特点(1) 频率特性良好：运放同相电压积分电路具有宽带频率响应特性，可以适用于各种频率范围内的输入信号。

(2) 高精度：由于运放具有高增益和低失调电压等特点，使得积分电路的输出结果具有高精度。

(3) 输入阻抗高：由于电容器的存在，积分电路的输入阻抗非常高，可以减小对输入信号的干扰，提高测量精度。

3. 设计方法(1) 选择合适的运放：在设计积分电路时，首先要选择适合的运放芯片。

常用的运放有LM741、LM358等，不同的运放芯片在性能参数上会有所区别，因此可以根据实际需求选择合适的芯片。

(2) 确定电容器值：电容器的值决定了积分电路的积分时间常数，可以根据输入信号的频率范围和所需积分时间常数来确定合适的电容器。

(3) 连接电路元件：将运放和电容器按照电路图进行连接，并添加适当的偏置电阻和电源电压等元件，以确保电路的正常工作。

(4) 电路调试：在将电路连接完成后，需要进行电路参数的调试和校准，以确保输出结果和预期相符。

可以通过输入不同幅值和频率的信号，观察输出结果，进行调整和优化。

4. 注意事项(1) 电源电压：积分电路的运放芯片需要稳定的电源电压，一般为正负15V。

在使用时，需要注意电源电压的稳定性和过载能力，以避免对电路的影响。

(2) 温度漂移：运放芯片在不同温度下的性能也会发生变化，因此在设计和使用中需要考虑温度稳定性，可以采用温度传感器进行温度补偿。

(3) 输入信号范围：对于不同的积分电路，输入信号的幅值范围需要在芯片的工作范围内，过大或过小的输入信号都可能导致输出结果不准确。

运放微分电路频率计算

运放微分电路频率计算全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：运放微分电路是一种常用的电路，用于将输入信号的微分值传递到输出端。

在信号处理中，微分电路可以用来计算信号的变化率以及频率。

通过运放微分电路的设计，可以实现对信号的高频率响应，从而在信号处理中起到重要作用。

在运放微分电路的设计中，需要考虑的一个关键参数是频率响应。

频率响应是指电路在不同频率下对输入信号的响应程度。

在运放微分电路中，频率响应的计算是非常重要的，因为它影响了电路在不同频率下的输出表现。

频率响应可以通过计算电路的传递函数来实现。

对于计算运放微分电路的频率响应，可以采用以下步骤：1. 定义电路的传递函数。

运放微分电路的传递函数通常为输出电压与输入电压的比值。

通过对电路进行分析，可以得到电路的传递函数表达式。

2. 使用拉普拉斯变换。

拉普拉斯变换是一种将时域信号转换成复频率域的数学工具。

通过对电路进行拉普拉斯变换，可以得到电路在频率域下的传递函数表达式。

3. 求解传递函数的频率响应。

通过对传递函数进行频域分析，可以得到电路的频率响应。

频率响应可以通过计算电路在不同频率下的幅频特性和相频特性来实现。

运放微分电路是一种常用的电路，在信号处理和控制系统中起着重要作用。

通过计算电路的频率响应，可以评估电路在不同频率下的性能，并为电路的设计和优化提供参考。

希望通过本文的介绍，读者能够更加深入地理解运放微分电路的频率计算原理和方法。

【2000字】。

第二篇示例：运放微分电路是一种常用的电路，在电子电路中有着广泛的应用。

它利用运算放大器（Operational Amplifier）来实现电压信号的微分运算，可以实现信号的微分功能。

微分电路的设计是很常见的，它可以用来测量信号的变化率、频率等参数。

本文将重点讨论运放微分电路频率的计算。

1. 运放微分电路的基本原理运放微分电路是利用运算放大器来实现微分运算的电路。

运算放大器是一种具有很高增益和输入阻抗、输出阻抗极低的电路元件，常用于将输入信号放大、滤波或进行其他数学运算。

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。

电子电路学积分和微分运算放大器实验

6.002演示#17（Load Set up demo#1
7.set）
积分和微分运算放大器
第20讲
目的：本演示演示了用运算放大器所构成的积分器和微分器的特性。

作为运算放大器的一个应用，也是对运算放大器电路的分析。

步骤：
1.画出微分器的输入和输出。

注意微分器工作在很宽的频率范围内。

2.画出积分器的输入和输出。

注意假如没有与电容器串联的电阻，积分曲线将趋向于一条直线，甚至可以对小直流偏移量求积分。

3.加上旁路电阻，积分器将更稳定的工作。

描述：通过OP放大器构成积分器和微分器
为了得到积分器，开关设置如下：Down、Down、Up（旁路开关断开，偏置开关闭和）为了得到微分器，开关设置如下：UP、Up、Down（从左向右）
给微分器输入三角波，调整CH4增益以得到方波。

给积分器输入三角波，将得到抛物线波形，与正弦波类似。

需要改变并调整CH4增益和位置以便看到信号波形。

电路图详见下页
注意：如果想让微分波形稳定，CH4应置于AC档而不是DC档。

示波器设置
信号发生器设置 6.002示例#17
运算放大器构成的积分器和微分器
电源设置
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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。

积分电路和微分电路的设计实验报告

积分电路和微分电路的设计实验报告实验报告：在本次实验中，我们将对积分电路和微分电路进行设计和测试。

积分电路和微分电路是电子电路中常见的两种基本电路，分别具有将输入信号进行积分和微分运算的功能。

首先我们设计了一个积分电路。

积分电路的基本原理是将输入信号进行积分运算，输出信号为输入信号的积分。

我们选择了一个运算放大器和一个电容器来构建积分电路。

通过适当选择电阻和电容的数值，我们成功设计出一个稳定的积分电路。

在实验中，我们输入了一个方波信号，观察到输出信号为方波信号的积分波形，验证了积分电路的功能。

接着，我们设计了一个微分电路。

微分电路的基本原理是将输入信号进行微分运算，输出信号为输入信号的微分。

我们同样选择了一个运算放大器和一组电阻来构建微分电路。

通过适当选择电阻的数值，我们成功设计出一个稳定的微分电路。

在实验中，我们输入了一个正弦信号，观察到输出信号为正弦信号的微分波形，验证了微分电路的功能。

在实验过程中，我们遇到了一些问题和挑战。

首先是在选择电阻和电容数值时，需要考虑电路的稳定性和频率响应。

另外，在电路的搭建和测试过程中，需要保证电路连接正确，避免引入干扰和误差。

通过仔细分析和调试，我们最终成功设计并测试出了积分电路和微分电路，实现了实验的预期目标。

总的来说，本次实验对积分电路和微分电路的设计和测试提供了宝贵的经验和实践机会。

通过动手实验，我们更深入地理解了电子电路的基本原理和工作原理，提升了我们的实验技能和电路设计能力。

希望在未来的学习和研究中，我们能够更加熟练地应用电子电路知识，为解决实际问题和创新设计电路做出贡献。

感谢老师和同学们的帮助和支持，让我们共同完成了这次有意义的实验。

模拟电子技术实验运放组成积分、微分实验

实验五集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。

2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。

3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路，掌握非线性电路的应用。

二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路，本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。

⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路，反馈回路以电容作为积分元件，电路如图5-1所示。

当运算放大器的开环电压增益足够大时，可认为：i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为：在初始时电容上的电压为零，则；当输入信号是幅度为V 的阶跃电压，则有：()0()t V V i 0=O即：输出电压是随时间线性减小，见图5-2积分电路的应用时，应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。

为了减小输出的直流漂移，若将电容C上并联一个反馈图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ，电路如图5-4所示。

输入与输出间的关系为：()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用，从而导致积分误差。

在考虑克服误差时，一般满足。

C太小，会加剧积分漂移，C太大，电容漏电也随着增大。

通常取，。

CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算，它是积分运算的逆运算。

如图5-3所示为基本微分运算电路；其输出电压为：()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出：当输入信号是三角波时，其输出既是矩形波。

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电子与通信工程学院
课程设计报告
2011 ～ 2012 学年第1学期
基于运放的微积分电路设计
专业：电子与信息科学技术
班级：电信091
学号： 200905402136
姓名：黄宝健
指导教师姓名：闭吕庆
指导教师职称：讲师
2011年 12 月 3 日
【课题名称】：基于运放的微积分电路设计
【摘要】：基于运放的微积分电路是微分电路和积分电路的统称。

输出电压与输入电压成微分关系的电路为微分电路，通常由电容和电阻组成；输出电压与输入电压成积分关系的电路为积分电路，通常由电阻和电容组成。

广泛用于计算机、自动控制和电子仪器中。

积分运算和微分运算互为逆运算，在自控系统中，常用积分电路和微分电路作为调节环节；此外，他们还广泛应用于波形的产生和变换以及仪器仪表之中。

以集成运放作为放大电路，利用电阻和电容作为反馈网络，可以实现这两种运算电路。

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t。

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。

【关键词】：UA741 积分电路微分电路
目录
1、引言 (4)
2、总体方案设 (4)
2.1设计原理 (4)
2.2 具体要求 (4)
3、设计原理分析 (5)
3.1微分电路 (5)
3.2积分电路 (6)
4、具体电路实现 (6)
4.1微分电路的实现 (6)
4.2积分电路的实现 (7)
5、总结和体会 (8)
6、参考文献 (9)
1、引言
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。

微分电路使输出电压与输入电压的时间变化率成比例的电路。

微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中。

最简单的微分电路由电容器C 和电阻器R 组成。

2、总体方案设计
2.1设计原理
该设计是以UA741单管运放为主的积分电路，微分电路。

通过输入不同频率的波形经过微分，积分从而使得原有的波形发生变化。

该次设计是以频率为100 HZ 1KHz 10KHZ 方波为输入信号。

方案设计图如下：
改变频率
2.2 具体要求积分电路确定时间常数τ=RC ，τ的大小决定了积分速度的快慢。

由于运算放大器的最大输出电压 Uomax 为有限值，因此，若τ的值太小，则还未达到预定的积分时间 t 之前，运放已经饱和，输出电压波形会严重失真。

Ri=R ，因此往往希望 R 的值大一些。

在 R 的值满足输入电阻要求的条件下，一般选择较大的C 值，而且 C 的值不能大于 1μF 。

微分电路的工作过程是:如RC 的乘积,即时间常数很小,在t=0+即方波跳变时,电容器C 被迅速充电,其端电压,输出电压与输入电压的时间导数成比例关系. 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
信号
发生器
积分电路、微分电路示波器
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.
3、设计原理分析
3.1微分电路
输出信号与输入信号的微分成正比的电路，称为微分电路。

原理：从图3.1得：Uo=Ric=RC(duc/dt),因Ui=Uc+Uo,当，t=to时，Uc=0,所以Uo=Uio随后C充电，因RC≤Tk,充电很快，可以认为Uc≈Ui，则有：
Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)---------------------式一
这就是输出Uo正比于输入Ui的微分
RC电路的微分条件：RC≤Tk
图3.1
电路结构如图3.2，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。

图3.2
3.2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。

积分电路的特点方波转换成三角波或者斜波，积分积分电路可以使输入电路电阻串联在主电路中，电容在干路中，积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度积分电路输入和输出成积分关系。

原理：从图3.3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
这就是输出Uo正比于输入Ui的积分
RC电路的积分条件：RC≥Tk
图3.3
电路结构如图3.4，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。

图3.4
4、具体电路实现
4.1微分电路的实现
实用微分电路的输出波形和理想微分电路的不同。

即使输入是理想的方波,在方波正跳变时,其输出电压幅度不可能是无穷大,也不会超过输入方波电压幅
度E。

在0＜t＜T的时间内,也不完全等于零,而是如图4.1的窄脉冲波形那样,其幅度随时间t的增加逐渐减到零。

同理,在输入方波的后沿附近,输出u0(t)是一个负的窄脉冲。

这种RC微分电路的输出电压近似地反映输入方波前后沿的时间变化率，常用来提取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息
图4.1
4.2积分电路的实现
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。

如下图是是输入不同频率方波的积分波形图。

图4.2是f=100HZ时的输出人波形，虽然输出迟缓不过输出和输入基本一致。

图4.3是f=1KHZ的输出入波形，输出迟缓形状发生变化。

图4.4是f=10KHZ的输出入波形，输出变为三角波。

图4.2
图4.3 图4.4
5、总结和体会
积分电路和微分电路的特点。

积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波，微分电路可以使使输入方波转换成尖脉冲波,积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中,微分则相反,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.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 ,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。