Интегрирующая цепь
ИНТЕГРИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, устройство, предназначенное для выполнения операции интегрирования по времени t электрических сигналов. Простейшая интегрирующая цепь состоит из сопротивления R и конденсатора ёмкостью С (рис., а). Входное UВХ(t) и выходное UBЫX(t) напряжения связаны уравнением:
где τ = RC - постоянная времени цепи, характеризующая скорость зарядки и разрядки конденсатора в интегрирующей цепи. При подаче на вход цепочки короткого прямоугольного импульса длительностью Т << τ макс выходное напряжение составляет только малую часть входного: (UBЫX)макс ≈(Т/τ)(Uвx)макс (рис., б). После окончания входного импульса заряд конденсатора экспоненциально уменьшается и практически исчезает за время ≈3τ. Т.о., на выходе интегрирующей цепи образуется растянутый пилообразный импульс, поэтому интегрирующую цепь называют удлиняющей или сглаживающей цепочкой. Если за время τ амплитуда и фаза входного сигнала быстро меняются, то выходной сигнал пропорционален интегралу от входного напряжения:
Реклама
Аналогичными свойствами обладает интегрирующая цепь, состоящая из катушки индуктивности L и сопротивления R, с постоянной времени τ = L/R. Процесс интегрирования происходит тем точнее, чем больше τ. Но при этом сильно уменьшается величина UBЫX(t). Этот недостаток устраняют, присоединяя RC-цепочки к операционному усилителю с отрицательной обратной связью.
Интегрирующая цепь сглаживает быстрые скачки входного напряжения, поэтому её используют как фильтр высоких частот для выделения низкочастотной составляющей сигнала. Интегрирующие цепи применяют в импульсных и цифровых устройствах для удлинения импульсов, формирования пилообразного напряжения, преобразования импульсов, модулированных по длительности, в амплитудно-модулированные импульсы. Интегрирующие цепи с операционным усилителем используют как интеграторы в аналоговых вычислительных устройствах.
Лит.: Белецкий А. Ф. Теория линейных электрических цепей. М., 1986; Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. 5-е изд. М., 2005; Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. 5-е изд. М., 2006; Попов В. П. Основы теории цепей. 6-е изд. М., 2007.
А. П. Сухоруков.