在網(wǎng)上看到一篇對積分電路以及如何理解電容作用相當不錯的文章,,可以作為定性研究積分電路的一種方法,,轉載供學習參考。
將反相放大器中的反饋電阻,,換作電容,,便成為如圖一所示的積分放大器電路。對于電阻,,貌似是比較實在的東西,,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,電容又是個較“虛”的物件,,其電路輸出狀態(tài),,就有點不易琢磨了。
圖一 積分電路的構成及信號波形圖
想弄明白其輸出狀態(tài),,得先了解電容的脾性,。電容基本的功能是充、放電,,是個儲能元件。對變化的電壓敏感(反應強烈),,對直流電遲鈍(甚至于無動于衷),,有通交流隔直流的特性。對看待世界萬物都是呈現(xiàn)電阻特性的人來說,,也可以將電容看成會變化的電阻,,由此即可解開積分電路的輸出之謎。
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,,電容的兩極板之間尚未積累起電荷,故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,正是這個道理;電容充電期間,,隨時間的推移,,充電電壓逐漸升高,而充電電流逐漸減小,,也可以認為此時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,,無窮大的電阻了,。
總結以上,在電容充電過程中,,有等效為最小電阻或導線,、等效為由小變大的電阻、等效為最大電阻或斷路等三個狀態(tài),。正是電容的該變化特性,,可以使積分放大器電路變身為如圖二所示的三種身份。
圖二 積分電路工作過程中的“三變身”
參見圖二,。
1,、電壓跟隨器。在輸入信號的t0(正向跳變)時刻,,電容充電電流最大,,等效電阻最小(或視為導線),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時刻之后平頂期間,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的三個階段,因而在放大過程中,,在放大特性的作用下,,其實又經(jīng)歷了反相衰減,、反相、反相放大等三個小過程,。而無論是衰減,、反相還是反相放大,都說明在此階段,,積分電路其實是扮演著線性放大器的角色,。
3、在輸入信號平項期間的后半段,,電容的充電過程已經(jīng)結束,,充電電流為零,電容相當于斷路,,積分放大器由閉環(huán)放大到開環(huán)比較狀態(tài),,電路進而變身為電壓比較器。此際輸出值為負供電值,。
都說人會變臉,,其實電路也能變身啊。在電容操控之下,,放大器瞬間就變換了三種身份,。能看穿積分放大器的這三種身份,積分放大器的“真身”就無從遁形了,。