電路創意/如何製作完美的RC積分器
電路創意:在電容上損失的電壓上新增與輸入電壓一樣多的電壓。

什麼是最基本的電積分器?當然,就是簡單的電容。因此,如果我們用恆定電流源I驅動電容C,它將作為一個理想的電流到電壓積分器,電流輸入為IIN,電壓輸出為VOUT = VC。注意,輸出電壓隨時間線性變化。
製作運算放大器反相積分器 - 第一步
使用理想電流源保持恆定電流

但是,我們通常需要一個具有電壓輸入和電壓輸出的積分器(電壓到電壓積分器)。為此,我們可以透過在積分器之前連線一個電壓到電流轉換器(電阻)來構建一個複合電壓積分器。
V到I轉換器 + I到V積分器 = V到V積分器
但是,這裡出現了一個問題 - 電容C上的電壓降VC“消耗”了輸入電壓,從而降低了輸入電流。結果,輸出電壓隨時間呈指數變化。
製作運算放大器反相積分器 - 第二步
透過降低負載來保持恆定電流



記住我們在現實生活中遇到障礙時會做什麼 - 我們用等效的有用“抗擾”來消除它。遵循這個方法,我們可以用一個“抗電壓” -VC來消除“有害”電壓VC。這意味著要連線一個額外的可變電壓源,並使其電壓等於-VC。結果,“有害”電壓VC消失,上端成為虛擬地!複合電流源VIN,R被“欺騙”了:它“不明白”連線了電容;它“認為”它的輸出短路了。
製作運算放大器反相積分器 - 第一步
透過新增額外的電壓來保持恆定電流

但從哪裡獲取輸出呢?我們有三種可能性。
首先,我們可以使用舊的輸出;但我們已經破壞了這個電壓!
其次,我們可以使用“原始”電壓作為輸出。將負載連線到電容上是可行的,但這是一個糟糕的解決方案,原因有兩個:負載必須具有差分輸出;負載將並聯電容,從而影響電流。
最後,我們可以使用“複製”電壓作為輸出!真是一個好主意!首先,負載將連線到公共地;其次,它將消耗來自輔助電源的能量,而不是來自輸入電源的能量!
製作運算放大器反相積分器 - 進入第三步
最後,我們只需要用一個真實的電源來代替可變電壓源。現在,運算放大器對電源的電壓進行“調整”,從而產生一個補償電壓 -VC。換句話說,運算放大器和穩壓電池的組合充當一個可變電壓源。

運算放大器“觀察”虛擬地電位(兩個電壓之間的差值),並立即改變其輸出電壓,以使該點始終保持在零伏。透過這樣做,運算放大器透過複製並將其新增到輸入源的電壓來補償電容上的“有害”電壓降;透過這樣做,運算放大器“幫助”了輸入源。

現在該得出結論了。我們到底在這裡做了什麼?它如何運作?最終結果是什麼?
答案令人驚歎:我們製作了一個具有無限電容的“無底”電容。從輸入源的角度來看,這個“理想”的電容就像……一根導線……?你對此推測有什麼想法?它總是正確的嗎?
我們已經是真正的魔術師,因為我們可以將任何不完美的元件轉換為幾乎完美的元件!在這個實驗中,我們將“不完美”的電容轉化成了一個完美的無限電容,儘管電流持續流過它,但它沒有任何電壓降!但同樣成功地,我們可以製作理想的二極體、零電阻等等……為此,我們只需要將一個可變電池並聯到不完美的元件上,以補償元件內部的損耗。記住:所有運算放大器反相電路都利用了這個巧妙的技巧。
如何透過並聯負反饋製作完美的元件
製作運算放大器反相積分器 - 進入第四步
我們如何構建一個運算放大器RC積分器?展示了一個可靠的四步構建“方案”。
製作運算放大器反相積分器是一個互動式多媒體flash迷你教程,它分四步構建電路。