硬件设计37之积分放大电路的继续研究

1.反相比例运算放大电路

2.积分运算放大电路

积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路，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。积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。它是组成模拟计算机的基本单元，用以实现对微分方程的模拟。同时，积分电路也是控制和测量系统中常用的重要单元，利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。

3.积分运算放大电路反馈电阻上加小电容

首先必须明白电容的两个最精髓的作用：

    不同频率的信号经过电容都会产生不同程度的相移和衰减。

    如果你利用的是其衰减，那么就是滤波。

    如果你利用的是其相移，那么就是补偿。

采用一阶RC的电路称为一阶滤波器。一阶低通滤波器的阻带区衰减缓慢，衰减斜率为-20Db/10倍频程。一阶滤波分为正向和反向运算滤波。

3.1同相输入-----一阶低通滤波器设计

3.1.反相输入-----一阶低通滤波器设计

乍一看，是积分电路，下面给出一个件经典模型，可以看出电容CF的容值是非常小的。可以说这不是一个积分电路，还是一个滤波电路。

CF的作用：相位补偿，防止振荡，抑制高频噪声。
Why? 一般来说，因为布线的寄生电容，使得运放的输入端都会有一个10~20pF的寄生电容，如图CIN（我们暂且将它称为输入电容）。正是这个输入电容，会使得运放的高频噪声增益很大，从而有可能使系统不稳定。

 

C1和R1组成具有一定频率特性的负反馈电路，如果没有C1，那么电路的频率特性是平直的，并联C1后，频带高频的负反馈增大，同时，也可以抑制高频自激。

 

我们的输入信号一般为直流信号或低频信号，这个电容此时不会起作用。

这个叫作微分负反馈。通常在电压反馈中并联在反馈通路上，主要是针对输入电压突然波动或者输出负载突然波动时，输出电压产生变化的时候增加反馈量（即反馈强度）以及时调整输出达到稳定。加快了电源的动态响应过程，使得输入电压突变或负载突变时输出波动范围减小，避免超调现象，增加稳定性。在实际使用中，如果参数配置合适，可使得开关电源即使运行在空载状态下也能稳定工作，而不会出现振荡（通常的开关电源会有假负载以增加空载时的稳定性），可取消假负载或者减小假负载的消耗功率。
这个用来追踪输出电压的变化反馈，当输出负载端的电压变化时能快速反馈到ic及时调节输出的电压
讲电压微分负反馈，首先要明白微分的意思，就是微小的变化量；
电压微分负反馈其实质就是对电压微小变化量的反馈，它利用电容电流的超前作用，将电压的微小变化量提前反映到运算放大器中，使得系统对微量变化反应更快，而且避免了系统调节末期超调量的出现。

 

上面的C1滤波，加上C1可以减小高频增益。也就是说，输出端的高频信号有一部分会通过C1返回到输入端。不过，返回回来的信号跟输入的信号是不同相的。所以，就会有一部分高频信号被抵消掉了。最后反映到输出端的现象就是低频增益变大。

电阻在电路中的作用就是限制放大倍数。因为现在所用的运放其有效增益都很大。如果，不对增益进行限制的话，运放很容易就进入锁死状态。就是，运放内部的某些晶体管因为工艺的原因饱和。然后，饱和导通的晶体管就不会再对输入的信号有反应。当然，实际使用中，我们要坚决的杜绝掉这个问题。所以就引入了负反馈电阻。限制放大倍数的工作原理就是，输出端的任意电压都会被反馈电阻以一定的返回系数送回输入端与输入信号进行相减处理。这样，小信号输入的时候，反馈回来的信号也是小的。那么，对输入信号的影响就要小些。这时，信号基本以最大放大倍数输出。当输入信号较大时，返回的信号也会变大。然后，就会对输入的信号进行相减处理。这样，就不至于使运放进入锁死状态。同三极管放大电路中的反馈电路作用相同。主要就是稳定工作点，防止运放进入截止或是饱和导通的非法工作状态。