积分电路

积分电路的定义

输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。基本积分电路如图1 所示。

积分电路的原理

积分电路的结构如图2，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。

从图中可以看出，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)∫icdt
这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫icdt）

RC电路的积分条件：RC≥Tk

积分电路的特点

1:积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波
2:积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中
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
4：积分电路输入和输出成积分关系

积分电路的应用

积分电路主要用于波形变换、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。

积分电路的设计方法与步骤

积分电路的设计可按以下几个步骤进行：

1．选择电路形式积分电路的形式可以根据实际要求来确定。  
若要进行两个信号的求和积分运算，应选择求和积分电路。若只要求对某个信号进行一般的波形变换，可选用基本积分电路。

2．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（通常 Uomax=±10V 左右），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。所以τ的值必须满足：

当 ui为阶跃信号时，τ的值必须满足：

另外，选择τ值时，还应考虑信号频率的高低，对于正弦波信号 ui=Uimsinωt，积分电路的输出电压为：

因此，当输入信号为正弦波时，τ的值不仅受运算放大器最大输出电压的限制，而且与输入信号的频率有关，对于一定幅度的正弦信号，频率越低τ的值应该越大。

3．选择电路元件
1）当时间常数τ=RC 确定后，就可以选择 R 和 C 的值，由于反相积分电路的输入电阻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。

2）确定 RP
RP 为静态平衡电阻，用来补偿偏置电流所产生的失调，一般取 RP=R。

3）确定 Rf
在实际电路中，通常在积分电容的两端并联一个电阻 Rf。Rf 是积分漂移泄漏电阻，用来防止积分漂移所造成的饱和或截止现象。为了减小误差要求 Rf ≥ 10R。

4．选择运算放大器
为了减小运放参数对积分电路输出电压的影响，应选择：输入失调参数（UIO、IIO、IB）小，开环增益（Auo）和增益带宽积大，输入电阻高的集成运算放大器。

积分电路的调试

对于图 1 所示的基本积分电路，主要是调整积分漂移。一般情况下，是调整运放的外接调零电位器，以补偿输入失调电压与输入失调电流的影响。调整方法如下：先将积分电路的输入端接地，在积分电容的两端接入短路线，将积分电容短路，使积分电路复零。然后去掉短路线，用数字电压表（取直流档）监测积分电路的输出电压，调整调零电位器，同时观察积分电路输出端积分漂移的变化情况， 当调零电位器的值向某一方向变化时， 输出漂移加快，而反方向调节时，输出漂移变慢。反复仔细调节调零电位器，直到积分电路的输出漂移最小为止。