基本RC積分電路以及工作原理解析

? ? ??積分電路工作原理

　　積分電路使輸入方波轉(zhuǎn)換成三角波或者斜波，主要用于波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除及反饋控制中的積分補(bǔ)償?shù)葓龊稀Ｆ渲饕猛居校?. 在電子開關(guān)中用于延遲。2. 波形變換。3. A/D轉(zhuǎn)換中，將電壓量變?yōu)闀r(shí)間量。4. 移相。

? ? ? 由RC電路組成的積分電路解析

　　根據(jù)輸入信號頻率（周期），合理設(shè)置RC時(shí)間常數(shù)，積分電路便能完成波形轉(zhuǎn)換任務(wù)。積分電路系將反相放大器中的反饋電阻，換作電容，便成為如圖所示的積分放大器電路。對于電阻，貌似是比較實(shí)在的東西，電路輸出狀態(tài)可以一目了然，換作電容，由于充、放電的不確定性，電容又是個(gè)較“虛”的物件，其電路輸出狀態(tài)，就有點(diǎn)不易琢磨了。

　　電容基本的功能是充、放電（是吞吐電流的能手），是個(gè)儲能元件。對變化的電壓敏感（利用吞吐電流能力實(shí)現(xiàn)電壓平波），對直流電遲鈍（無電流可吞吐），有通交流隔直流的特性。　　依據(jù)能量守恒定律，能量不能無緣無故地產(chǎn)生，也不能無緣無故地消失，由之導(dǎo)出電容兩端電壓不能突變的定理。充電瞬間，電容的兩極板之間沿未積累起電荷，沿能維持兩端電壓為零的原狀態(tài)，但此瞬間充電電流為最大，可以等效為極小的電阻甚至導(dǎo)線，如果說電容充電瞬間是短路的，也未嘗不可，比如變頻器主電路中，對回路電容要有限流充電措施，正是這個(gè)道理；電容充電期間，隨時(shí)間的推移，充電電壓逐漸升高，而充電電流逐漸減小，也可以認(rèn)為此時(shí)電容的等效電阻由最小往大處變化；電容充滿電以后，兩端電壓最高，但充電電流基本為零，此時(shí)電容等效為最大值電阻，對于直流電來說，甚至可以等效于斷路，是無窮大的電阻了。

　　總結(jié)以上，在電容充電過程中，由等效為最小電阻或?qū)Ь€、等效為由小變大的電阻、等效為最大電阻或斷路等三個(gè)狀態(tài)。實(shí)際上在積分電路應(yīng)用中，由于時(shí)間常數(shù)所限，電容不會進(jìn)入電容荷充滿的等效斷路狀態(tài)，但為了說明采用電容做為運(yùn)算放大器偏置電路，由電容特性導(dǎo)致的放大器的動態(tài)輸出變化，在此特意分析在一個(gè)躍變輸入信號（信號時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于電路RC時(shí)間常數(shù)）情況下，放大器在電容調(diào)控下實(shí)施的三次變身。

　　圖 積分電路工作過程中變化

　　1）電壓跟隨器。在輸入信號的t0（上升沿跳變）時(shí)刻，電容充電電流最大，等效電阻最?。ɑ蛞暈閷?dǎo)線），該電路即刻變身為電壓跟隨器電路，由電路的虛地特性可知，輸出尚為0V。

　　2）反相放大器。在輸入信號的t0時(shí)刻之后的平頂期間，電容處于較為平緩的充電過程，其等效RP經(jīng)歷小于R、等于R和大于R的三個(gè)階段，因而在放大過程中，在放大特性的作用下，其實(shí)又經(jīng)歷了反相衰減、反相、反相放大等三個(gè)小過程。而無論是衰減、反相還是反相放大，都說明在此階段，積分電路其實(shí)是扮演著線性放大器的角色。

　　3）在輸入信號平項(xiàng)期間的后半段，電容的充電過程已經(jīng)結(jié)束，充電電流為零，電容相當(dāng)于斷路，積分放大器由閉環(huán)放大過渡到開環(huán)比較狀態(tài)，電路由線性放大器進(jìn)而變身為電壓比較器。此際輸出值為負(fù)供電值。

　　實(shí)際電路中，通常在積分電容C兩端并聯(lián)RF電阻，其值應(yīng)》10R，用來防止積分漂移造成放大器進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)。另外，尚有同相積分放大器電路，較為少見，仍然可用將電容等效可變電阻法進(jìn)行原理性分析，此不贅述。

　　積分電路的檢修要點(diǎn)（以應(yīng)用廣泛的反相積分放大器為例）：

　　1） 反相器基本電路形式，有“虛地”特性。

　　靜態(tài)——無輸入信號時(shí)，若輸入側(cè)有直流電壓，電路應(yīng)符合比較器規(guī)則；

　　檢修中暫時(shí)短接C（令其變身為電壓跟隨器），輸出端應(yīng)變?yōu)?V。說明運(yùn)放芯片是好的。

　　2）具有積分電路特性。

　　電路RC時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，可在輸入端（輸入電阻R的左端）施加直流電壓，則在輸出端會短時(shí)呈現(xiàn)反向變化至最低電平的電壓變化；

　　動態(tài)——輸入脈沖正常情況下，可在輸出端測得信號電壓（為0V以下、供電負(fù)壓之上的負(fù)電壓）或脈沖波形。

　　確定其電路好壞，真的不難，而且方法是簡單有效的。