運(yùn)放積分器的工作原理

運(yùn)放積分器的工作原理

???? 運(yùn)放積分器可以斜上升到飽和狀態(tài)，電容放電式開關(guān)會重置積分器。或者，三角波發(fā)生器應(yīng)用中，輸入轉(zhuǎn)換積分器，使其沖高或跌落。通過在線常用電路的許多研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)放積分器保持預(yù)設(shè)持續(xù)電壓是沒有意義的。本設(shè)計(jì)方案描述了一個(gè)單電源供電放大器電路，電路輸出斜坡上升或下降的線性電壓，響應(yīng)0到Vcc正直流輸入電壓的階梯改變。如圖1中數(shù)值，輸出斜坡的dV/dt可調(diào)整到1V/minut，不依賴于輸入階梯的幅值，終止于與輸入階梯電壓近似相等的恒定直流等級。任何更多直流輸入電壓的改變引起以預(yù)設(shè)dV/dt速度，輸出斜坡上升或下降到新直流輸入電壓。實(shí)際上，電路是一個(gè)限幅的恒定斜率積分器。

　　電路使用NI公司軌對軌輸入/輸出四運(yùn)放LMC6484。軌對軌的特性使其容易使用，低漏輸入適用于長期不變得積分器，最大3mV輸入偏置電壓更是出色。線性錐形電位器R1設(shè)置輸入電壓，從而在斜坡末端決定最后輸出電壓。當(dāng)輸出斜坡上升或下降時(shí)，IC1A的輸出分別在VCC或地飽和。

　　無極性電容C1和線性錐形電位器R2決?
定積分器IC1B的時(shí)間常數(shù)。調(diào)整域?yàn)?.5V/msec到1V/minute。IC1B的參考偏置為108 mV，其來源于為分隔R7和R8的單倍增益緩沖器IC1D。切斷電源時(shí)，R6確保不會超過IC1B的輸入電流，C1通過IC1B的輸入和輸出二極管放電，R2最小值時(shí)，IC1B的輸出不會過分負(fù)載回IC1D的輸出。

　　R3和R4隔開飽和的IC1A輸出到幾乎100 mV，無負(fù)載情況下為108mV左右偏置。這個(gè)分隔引發(fā)R5上壓降幾乎為20 mV，以積分器C1和R2設(shè)置的速率向上或向下回轉(zhuǎn)IC1B；運(yùn)放可能的3mV輸入偏置電壓加上最小化偏置效果，20 mV是合適的。當(dāng)IC1B的輸出電壓斜坡達(dá)到R1插頭的輸入電壓時(shí)，倘若循環(huán)負(fù)反饋維持積分器IC1B的輸出與輸入電壓相等，IC1A脫離飽和，并重置到幾乎2.5V。這個(gè)動作設(shè)置積分器斜坡終端電壓的界限。對驅(qū)動發(fā)動機(jī)電路（沒有顯示），IC1C可以不用，或像圖片所示，用一個(gè)三角波信號驅(qū)動其轉(zhuǎn)換IC1B的直流電壓或斜坡到相應(yīng)的PWM（脈寬調(diào)制）信號。

　　R5消除偏壓電阻器公差產(chǎn)生的微分誤差，它提供了25°C下Ic1B的3V最大輸入偏置電壓和允許最慢dV/dt的20mV輸入幅值的折衷。圖中值導(dǎo)致幾乎1V/minute的最大時(shí)間或5minutes全速達(dá)到5V VCC。如果需要更長時(shí)間可以提高VCC到15V，用調(diào)整偏置電阻或通過使用并聯(lián)無極性電容增加C1值的方式?；蛘撸m然電位器大于1 MΩ值的選擇很少，但還是可以增加R2的值來實(shí)現(xiàn)。

　　如果應(yīng)用不需要長時(shí)間常數(shù)或如果使用上述方法增加時(shí)間常數(shù)，可以用IC1B更高差分輸入的代價(jià)消除R5，相對的積分更快。也可以消除IC1D和直接連接IC1B管腳5的R7、R8電阻偏置分隔器，但是為使微分誤差最小，電阻誤差會變得更嚴(yán)格。