積分電路由電阻和電容組成，與微分電路非常相近，但兩者并不相同。積分電路主要用于波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除及反饋控制中的積分補償?shù)葓龊稀?/p>

原理

積分電路是使輸出信號與輸入信號的時間積分值成比例的電路。最簡單的積分電路由一個電阻R和一個電容C構(gòu)成，如圖(a)所示。若時間常數(shù)RC足夠大，外加電壓時，電容C上的電壓只能慢慢上升。在t<

u0(t)=1/Cdt≈1/RCdt

圖1即輸出電壓近似與輸入電壓的時間積分值成比例。如果輸入信號Ui(t)是一個階躍電壓，理想積分電路的輸出是一線性斜升電壓，如圖(b)虛線所示。簡單的RC積分電路的實際輸出波形與理想情況不同，在t<

積分電路也可用運算放大器和RC電路構(gòu)成。理想的運算放大器，其輸入端電流i1≈0，輸入端電壓UI≈0。當(dāng)外加電壓ui(t)時，電容器C的充電電流iC=i≈ui(t)/R，輸出電壓uo(t)(即電容器C兩端電壓)為積分電路可用于產(chǎn)生精密鋸齒波電壓或線性增長電壓，以作為測量和控制系統(tǒng)的時基;也可用于脈沖波形變換電路中。在電視接收機中，采用積分電路可從復(fù)合同步信號中分離出場同步脈沖。

積分電路還可以用于處理模擬信號。當(dāng)輸入為正弦信號 ui(t)=Um 時，積分電路的輸出為

u0(t)=1/RCdt=Um/ωRC

其幅度為輸入信號的1/ωRC，相位落后90°。當(dāng)輸入信號含有不同頻率分量時，積分電路輸出端的信號中頻率較高的分量所占的比例降低。在間接調(diào)頻器中，為了用調(diào)相電路得到調(diào)頻波，先用積分電路對調(diào)制信號積分，后由調(diào)相電路對載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)頻波。

圖a是積分電路，輸入信號Ui加在電阻R1上，輸出信號采集在電容C1兩端。

積分電路輸入信號是矩形脈沖，其波形如下圖b所示。在積分電路中，要求RC電路中的時間常數(shù)τ(τ=RC)遠大于脈沖寬度Tx。

輸入電壓波形

當(dāng)輸入脈沖為高電平時，輸入信號電壓開始通過電阻R1對電容C1充電，在C1上的電壓極性為上正下負。由于這積分電路的RC時間常數(shù)比較大，所以C1上的電壓上升比較緩慢，按指數(shù)規(guī)律上升。

又因時間常數(shù)遠大于脈沖寬度，對電容充電不久，輸入脈沖就跳變?yōu)榱?，對電容的充電就結(jié)束了，也就是C1上的電壓只上升了很小一段，由于這一起始近似線性的(如下圖c所示)。在這一段充電期間，電流是從上而下流過C1，電壓極性為上正下負。

圖中紅色線為C1充放電曲線

積分電路電容充電過程中，充電電流I的大小可以由以下式?jīng)Q定：

由于積分電路的時間常數(shù)很大，輸出信號電壓還沒升高多少，下一個脈沖又來了，因此輸出電壓的信號很小，可以忽略得出以下公式：

由以上公式可以看出，流過電容C1的電流近似與輸入信號電壓成正比，所以C1上的輸出電壓近似的與輸入信號電壓Ui的積分成正比，所以將這種電路稱為積分電路。

當(dāng)輸入脈沖為低電平期間，輸入端電壓為0，這相當(dāng)于輸入端對地短接。由于C1上已經(jīng)充到了上正下負的電壓，這時C1開始放電：C1上端—R1—輸入端—輸入信號源內(nèi)部電路—地端，如下圖d所示：

電容放電回路示意圖

放電也是按時間常數(shù)規(guī)律進行的，隨著放電的進行，C1電容上的電壓也在慢慢下降，直到下一個脈沖的到來。

首先記牢，運放的輸出受限于接入運放的電源電壓。

然后，我們以輸入端到輸出端為正方向，則：

當(dāng)電流從輸入端經(jīng)電容流到輸出端，輸出端(電容)電壓逐漸下降(負壓逐漸增大)。當(dāng)下降到電源地，由于電壓不再變動，于是電流消失，電容相當(dāng)于斷路，積分電路呈現(xiàn)比較器，輸出穩(wěn)定在電源地;

當(dāng)電流從輸出端經(jīng)電容流到輸入端，輸出端(電容)電壓逐漸增大(正壓逐漸增大)。當(dāng)上升到電源電壓，電壓不再變大，電流消失，電容相當(dāng)于斷路，積分電路又呈現(xiàn)比較器，輸出穩(wěn)定在電源正。