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积分器电路
设计目标
| 输入fMin | 输入f0dB | 输入fMax | 输出VoMin | 输出VoMax | 电源Vcc | 电源Vee |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100Hz | 1kHz | 100kHz | –2.45V | 2.45V | 2.5V | –2.5V |
设计说明
图1 积分器电路
图2 反相放大器电路
设计说明
- 对于反馈电阻器，所使用的值大小应符合实际。
- 选择一个 CMOS 运算放大器，以最大程度地降低输入偏置电流产生的误差。
- 放大器的增益带宽积 (GBP) 将设置积分函数的频率范围上限。从与放大器带宽相距十倍频的位置开始，积分函数的有效性通常会降低。
- 需要将一个可调节基准连接到运算放大器的同相输入，以抵消输入偏移电压，否则大直流噪声增益将导致电路饱和。具有极低偏移电压的运算放大器可能不需要该操作。
设计步骤
- 将 R1 设置为标准值。
R 1 = 100 K Ω R1=100K\Omega R1=100KΩ - 计算设置单位增益积分频率所需的 C1。
C 1 = 1 2 × π × R 1 × f 0 d B = 1 2 × π × 100 K Ω × 1 K h z = 1.59 n F C_1=\frac{1}{2 \times π \times R_1 \times f _{0dB}}=\frac{1}{2 \times π \times 100K\Omega \times 1Khz}=1.59nF C1=2×π×R1×f0dB1=2×π×100KΩ×1Khz1=1.59nF - 计算将较低的截止频率设置为比最低工作频率小十倍频所需的 R2。
R 2 ≥ 10 2 × π × C 1 × f m i n ≥ 10 2 × π × 1.59 n F × 10 h z ≥ 100 M Ω R_2\geq\frac{10}{2 \times π \times C_1 \times f _{min}}\geq\frac{10}{2 \times π \times 1.59nF \times 10hz}\geq100M\Omega R2≥2×π×C1×fmin10≥2×π×1.59nF×10hz10≥100MΩ - 选择增益带宽至少为所需的最大工作频率 10 倍的放大器。
G B P ≥ 10 × f M a x ≥ 10 × 100 K H z ≥ 1 M H z GBP\geq 10 \times f_{Max} \geq 10 \times 100KHz \geq 1MHz GBP≥10×fMax≥10×100KHz≥1MHz
设计仿真
积分器电路交流仿真结果
积分器电路瞬态仿真结果
1kHz 正弦波输入可产生 1kHz 余弦输出。
1kHz 正弦波输入可产生 1kHz 余弦输出
1kHz 三角波输入可产生 1kHz 正弦波输出。
1kHz 三角波输入可产生 1kHz 正弦波输出
1kHz 方波输入可产生 1kHz 三角波输出。
1kHz 方波输入可产生 1kHz 三角波输出
设计采用的运算放大器TLV9002
| Vcc | 1.8V 至 5.5V |
|---|---|
| VinCM | 轨至轨 |
| Vout | 轨至轨 |
| Vos | 0.4mV |
| Iq | 0.06mA |
| Ib | 5pA |
| UGBW | 1MHz |
| SR | 2V/µs |
| 通道数 | 1、2、4 |
设计备选运算放大器OPA376
| Vcc | 2.2V 至 5.5V |
|---|---|
| VinCM | (Vee-0.1V) 至 (Vcc-1.3V) |
| Vout | 轨至轨 |
| Vos | 0.005mV |
| Iq | 0.76mA |
| Ib | 0.2pA |
| UGBW | 5.5MHz |
| SR | 2V/µs |
| 通道数 | 1、2、4 |
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