Электроника:Эксперименты/Аналоговые интегральные схемы/Интегратор: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
(Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Интегратор<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-6/integrator/ www.allaboutcircuits.com - Integrator]</ref>= == Оборудование и материалы == *Четыре батареи по 6 вольт *Операционный усилитель, рекомендуемая модель 1458...»)
 
(божественное оформление,от бога оформления. :))
Строка 8: Строка 8:


*Четыре батареи по 6 вольт
*Четыре батареи по 6 вольт
*Операционный усилитель, рекомендуемая модель 1458 (каталог Radio Shack №276-038)
*[[Операционный усилитель]], рекомендуемая модель 1458 (каталог Radio Shack №276-038)
*Один потенциометр 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack №271-1715)
*Один [[потенциометр]] 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack №271-1715)
*Два конденсатора по 0,1 мкФ, неполяризованные (каталог Radio Shack №272-135)
*Два [[конденсатор]]а по 0,1 мкФ, неполяризованные (каталог Radio Shack №272-135)
*Два резистора по 100 кОм
*Два [[резистор]]а по 100 кОм
*Три резистора по 1 МОм
*Три [[резистор]]а по 1 МОм


Для этого эксперимента с интегратором подойдёт практически любая модель операционного усилителя, но я отдаю предпочтение модели 1458, а не 353, потому что 1458 имеет гораздо более высокие входные токи смещения. Обычно высокий входной ток смещения является плохой характеристикой для операционного усилителя в схеме прецизионного усилителя постоянного тока (и особенно в схеме интегратора!). Тем не менее, я хочу, чтобы ток смещения был как можно выше, с целью в таком гипертрофированном виде показать его негативные последствия, и чтобы показать один метод противодействия этим последствиям.
Для этого эксперимента с [[интегратор]]ом подойдёт практически любая модель [[операционного усилителя]], но я отдаю предпочтение модели 1458, а не 353, потому что 1458 имеет гораздо более высокие входные токи смещения. Обычно высокий входной ток смещения является плохой характеристикой для [[операционного усилителя]] в схеме [[прецизионного усилителя постоянного тока]] (и особенно в схеме интегратора!). Тем не менее, я хочу, чтобы ток смещения был как можно выше, с целью в таком гипертрофированном виде показать его негативные последствия, и чтобы показать один метод противодействия этим последствиям.


== Ссылки по теме ==
== Ссылки по теме ==
Строка 22: Строка 22:
== Цели эксперимента ==
== Цели эксперимента ==


*Показать метод ограничения диапазона потенциометра
*Показать метод ограничения диапазона [[потенциометр]]а
*Определить назначение схемы интегратора
*Определить назначение схемы [[интегратор]]а
*Проиллюстрировать компенсацию тока смещения операционного усилителя
*Проиллюстрировать компенсацию тока смещения [[операционного усилителя]]


== Схематическая диаграмма ==
== Схематическая диаграмма ==
Строка 36: Строка 36:
== Ход эксперимента ==
== Ход эксперимента ==


Как видно из принципиальной схемы и иллюстрации, потенциометр подключён к «рельсам» источника питания через резисторы 100 кОм, по одному на каждом конце. Это делается для ограничения диапазона потенциометра, чтобы полное движение создавало довольно небольшой диапазон входных напряжений для работы операционного усилителя.
Как видно из принципиальной схемы и иллюстрации, [[потенциометр]] подключён к «рельсам» [[источника питания]] через [[резистор]]ы 100 кОм, по одному на каждом конце. Это делается для ограничения диапазона [[потенциометр]]а, чтобы полное движение создавало довольно небольшой диапазон входных напряжений для работы [[операционного усилителя]].


В одном крайнем положении потенциометра на движке потенциометра будет создаваться напряжение около 0,5 вольт (относительно точки заземления в середине последовательного ряда батарей). В другом крайнем случае при движении будет создаваться напряжение около -0,5 вольт. Когда потенциометр находится в «мёртвой» точке, напряжение ползунка должно равняться нулю вольт.
В одном крайнем положении [[потенциометр]]а на движке [[потенциометр]]а будет создаваться напряжение около 0,5 вольт (относительно точки заземления в середине последовательного ряда батарей). В другом крайнем случае при движении будет создаваться напряжение около -0,5 вольт. Когда [[потенциометр]] находится в «мёртвой» точке, напряжение ползунка должно равняться нулю вольт.


Подключите вольтметр между выходной клеммой операционного усилителя и точкой заземления схемы. Медленно перемещайте потенциометр, контролируя выходное напряжение. Выходное напряжение должно изменяться со скоростью, определяемой отклонением потенциометра от нулевого (центрального) положения.
Подключите [[вольтметр]] между выходной клеммой [[операционного усилителя]] и точкой заземления схемы. Медленно перемещайте [[потенциометр]], контролируя выходное напряжение. Выходное напряжение должно изменяться со скоростью, определяемой отклонением [[потенциометр]]а от нулевого (центрального) положения.


Используя термины исчисления, мы бы сказали, что выходное напряжение представляет собой интеграл (по времени) функции входного напряжения. То есть уровень входного напряжения определяет скорость изменения выходного напряжения во времени. Это прямо противоположно дифференцированию, где производная сигнала или функции представляет собой его мгновенную скорость изменения.
Используя термины исчисления, мы бы сказали, что выходное напряжение представляет собой [[интеграл]] (по времени) функции входного напряжения. То есть уровень входного напряжения определяет скорость изменения выходного напряжения во времени. Это прямо противоположно [[дифференцированию]], где производная сигнала или функции представляет собой его мгновенную скорость изменения.


Если у вас есть два вольтметра, вы можете легко увидеть эту взаимосвязь между входным напряжением и скоростью изменения выходного напряжения, измерив напряжение движителя (между ползунком потенциометра и «землёй») одним измерителем и выходное напряжение (между выходной клеммой операционного усилителя и земля) с другим.
Если у вас есть два [[вольтметр]]а, вы можете легко увидеть эту взаимосвязь между входным напряжением и скоростью изменения выходного напряжения, измерив напряжение движителя (между ползунком [[потенциометр]]а и «землёй») одним измерителем и выходное напряжение (между выходной клеммой операционного усилителя и земля) с другим.


Настройка потенциометра на ноль вольт должна привести к наименьшей скорости изменения выходного напряжения. И наоборот, чем больше напряжение на входе в эту схему, тем быстрее будет меняться её выходное напряжение или «линейное изменение».
Настройка [[потенциометр]]а на ноль вольт должна привести к наименьшей скорости изменения выходного напряжения. И наоборот, чем больше напряжение на входе в эту схему, тем быстрее будет меняться её выходное напряжение или «линейное изменение».


Попробуйте подключить второй конденсатор 0,1 мкФ параллельно первому. Это удвоит величину ёмкости в контуре обратной связи операционного усилителя. Как это влияет на скорость интегрирования схемы для любого заданного положения потенциометра?
Попробуйте подключить второй [[конденсатор]] 0,1 мкФ параллельно первому. Это удвоит величину ёмкости в контуре обратной связи [[операционного усилителя]]. Как это влияет на скорость интегрирования схемы для любого заданного положения [[потенциометр]]а?


Попробуйте подключить ещё один резистор 1 МОм параллельно входному резистору (резистор, соединяющий движок потенциометра с инвертирующим выводом операционного усилителя). Это уменьшит вдвое входное сопротивление интегратора. Как это влияет на скорость интегрирования схемы?
Попробуйте подключить ещё один [[резистор]] 1 МОм параллельно входному [[резистор]]у ([[резистор]], соединяющий движок [[потенциометр]]а с инвертирующим выводом [[операционного усилителя]]). Это уменьшит вдвое входное сопротивление [[интегратор]]а. Как это влияет на скорость интегрирования схемы?


Схемы интеграторов являются одной из основных функций «строительных блоков» аналогового компьютера. Соединив схемы интеграторов с усилителями, сумматорами и потенциометрами (делителями), возможно смоделировать практически любое дифференциальное уравнение, а решения, полученные путём измерения напряжений, вырабатывались в различных точках сети цепей.
Схемы [[интегратор]]ов являются одной из основных функций «строительных блоков» [[аналогового компьютера]]. Соединив схемы [[интегратор]]ов с усилителями, [[сумматор]]ами и [[потенциометр]]ами (делителями), возможно смоделировать практически любое [[дифференциальное уравнение]], а решения, полученные путём измерения напряжений, вырабатывались в различных точках сети цепей.


Поскольку дифференциальные уравнения описывают так много физических процессов, в качестве симуляторов используются аналоговые компьютеры. До появления современных цифровых компьютеров инженеры использовали аналоговые компьютеры для моделирования таких процессов, как вибрация механизмов, траектория ракеты и реакция системы управления. Несмотря на то, что аналоговые компьютеры считаются устаревшими по современным стандартам, составляющие их компоненты по-прежнему хорошо работают в качестве инструментов для изучения концепций исчисления.
Поскольку [[дифференциальные уравнения]] описывают так много физических процессов, в качестве [[симулятор]]ов используются [[аналоговые компьютеры]]. До появления современных [[цифровых компьютеров]] [[инженер]]ы использовали [[аналоговые компьютеры]] для моделирования таких процессов, как вибрация механизмов, траектория ракеты и реакция системы управления. Несмотря на то, что [[аналоговые компьютеры]] считаются устаревшими по современным стандартам, составляющие их [[компоненты]] по-прежнему хорошо работают в качестве инструментов для изучения концепций исчисления.


Перемещайте потенциометр до тех пор, пока выходное напряжение операционного усилителя не станет настолько близким к нулю, насколько это возможно, и двигайте его настолько медленно, насколько это возможно. Отсоедините вход интегратора от клеммы потенциометра и вместо этого подключите его к «земле», например вот так:
Перемещайте [[потенциометр]] до тех пор, пока выходное напряжение [[операционного усилителя]] не станет настолько близким к нулю, насколько это возможно, и двигайте его настолько медленно, насколько это возможно. Отсоедините вход [[интегратор]]а от клеммы [[потенциометр]]а и вместо этого подключите его к «земле», например вот так:


[[File:VI-6_6_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».|alt=Рис. 3. Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».]]
[[File:VI-6_6_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».|alt=Рис. 3. Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».]]
Строка 62: Строка 62:
[[File:VI-6_6_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».|alt=Рис. 4. Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».]]
[[File:VI-6_6_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».|alt=Рис. 4. Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».]]


Подача нулевого напряжения на вход схемы интегратора в идеале должна привести к тому, что скорость изменения выходного напряжения будет равна нулю. Когда вы вносите это изменение в схему, вы должны заметить, что выходное напряжение остаётся на постоянном уровне или изменяется очень медленно.
Подача нулевого напряжения на вход схемы [[интегратор]]а в идеале должна привести к тому, что скорость изменения выходного напряжения будет равна нулю. Когда вы вносите это изменение в схему, вы должны заметить, что выходное напряжение остаётся на постоянном уровне или изменяется очень медленно.


Когда вход интегратора всё ещё закорочен на «землю», замкните резистор 1 МОм, соединяющий неинвертирующий (+) вход операционного усилителя с «землёй». В идеальной схеме операционного усилителя не должно быть необходимости в этом резисторе, поэтому, замкнув его, мы увидим, какую функцию он выполняет в этой вполне реальной схеме операционного усилителя:  
Когда вход интегратора всё ещё закорочен на «землю», замкните резистор 1 МОм, соединяющий неинвертирующий {{Цвет текста|red|'''(+)'''}} вход операционного усилителя с «землёй». В идеальной схеме [[операционного усилителя]] не должно быть необходимости в этом [[резистор]]е, поэтому, замкнув его, мы увидим, какую функцию он выполняет в этой вполне реальной схеме [[операционного усилителя]]:  


[[File:VI-6_6_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».|alt=Рис. 5. Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».]]
[[File:VI-6_6_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».|alt=Рис. 5. Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».]]
Строка 70: Строка 70:
[[File:VI-6_6_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».|alt=Рис. 6. Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».]]
[[File:VI-6_6_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».|alt=Рис. 6. Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».]]


Как только «заземлённый» резистор замкнуть перемычкой, выходное напряжение операционного усилителя начнет изменяться («дрейфовать»). В идеале этого не должно происходить, потому что схема интегратора по-прежнему имеет нулевой входной сигнал. Однако настоящие операционные усилители имеют очень небольшую величину тока, поступающего на каждую входную клемму, которая называется ''током смещения''. Эти токи смещения будут сбрасывать напряжение на любом сопротивлении на своём пути.
Как только «заземлённый» [[резистор]] замкнуть перемычкой, выходное напряжение [[операционного усилителя]] начнет изменяться («[[дрейфовать]]»). В идеале этого не должно происходить, потому что схема [[интегратор]]а по-прежнему имеет нулевой входной сигнал. Однако настоящие [[операционные усилители]] имеют очень небольшую величину тока, поступающего на каждую входную клемму, которая называется ''током смещения''. Эти токи смещения будут сбрасывать напряжение на любом сопротивлении на своём пути.


Поскольку входной резистор сопротивлением 1 МОм проводит некоторый ток смещения независимо от величины входного сигнала, напряжение на его клеммах будет падать из-за тока смещения, тем самым «смещая» величину напряжения сигнала на инвертирующем выводе операционного усилителя. Если другой (неинвертирующий) вход подключён непосредственно к «земле», как мы сделали здесь, это «смещённое» напряжение, вызванное падением напряжения, вызванным током смещения, заставит схему интегратора медленно «интегрировать», как если бы она получала очень маленький сигнал входного напряжения.
Поскольку входной [[резистор]] сопротивлением 1 МОм проводит некоторый ток смещения независимо от величины входного сигнала, напряжение на его клеммах будет падать из-за тока смещения, тем самым «смещая» величину напряжения сигнала на инвертирующем выводе [[операционного усилителя]]. Если другой (неинвертирующий) вход подключён непосредственно к «земле», как мы сделали здесь, это «смещённое» напряжение, вызванное [[падением напряжения]], вызванным током смещения, заставит схему [[интегратор]]а медленно «интегрировать», как если бы она получала очень маленький сигнал входного напряжения.


«Заземляющий» резистор более известен как ''компенсирующий резистор'', потому что он компенсирует погрешности напряжения, создаваемые током смещения. Поскольку токи смещения через каждый входной вывод операционного усилителя примерно равны друг другу, одинаковое сопротивление, размещённое на пути каждого тока смещения, вызовет примерно одинаковое падение напряжения. Равные падения напряжения, наблюдаемые на дополнительных входах операционного усилителя, компенсируют друг друга, тем самым сводя на нет ошибку, в противном случае вызванную током смещения.
«Заземляющий» [[резистор]] более известен как ''[[компенсирующий резистор]]'', потому что он компенсирует погрешности напряжения, создаваемые током смещения. Поскольку токи смещения через каждый входной вывод [[операционного усилителя]] примерно равны друг другу, одинаковое [[сопротивление]], размещённое на пути каждого тока смещения, вызовет примерно одинаковое падение напряжения. Равные падения напряжения, наблюдаемые на дополнительных входах [[операционного усилителя]], компенсируют друг друга, тем самым сводя на нет ошибку, в противном случае вызванную током смещения.


Удалите перемычку, замыкающую компенсирующий резистор, и обратите внимание, как выход операционного усилителя возвращается в относительно стабильное состояние. Он всё ещё может немного дрейфовать, скорее всего, из-за ошибки напряжения смещения в самом операционном усилителе, но это совсем другая тема!
Удалите перемычку, замыкающую компенсирующий [[резистор]], и обратите внимание, как выход [[операционного усилителя]] возвращается в относительно стабильное состояние. Он всё ещё может немного [[дрейфовать]], скорее всего, из-за ошибки напряжения смещения в самом [[операционном усилителе]], но это совсем другая тема!


== Компьютерное моделирование ==
== Компьютерное моделирование ==

Версия от 10:48, 19 июня 2022

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Интегратор[1]

Оборудование и материалы

Для этого эксперимента с интегратором подойдёт практически любая модель операционного усилителя, но я отдаю предпочтение модели 1458, а не 353, потому что 1458 имеет гораздо более высокие входные токи смещения. Обычно высокий входной ток смещения является плохой характеристикой для операционного усилителя в схеме прецизионного усилителя постоянного тока (и особенно в схеме интегратора!). Тем не менее, я хочу, чтобы ток смещения был как можно выше, с целью в таком гипертрофированном виде показать его негативные последствия, и чтобы показать один метод противодействия этим последствиям.

Ссылки по теме

Цели эксперимента

Схематическая диаграмма

Рис. 1. Схематическая диаграмма: интегратор.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: интегратор.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: интегратор.
Рис. 2. Иллюстрация: интегратор.

Ход эксперимента

Как видно из принципиальной схемы и иллюстрации, потенциометр подключён к «рельсам» источника питания через резисторы 100 кОм, по одному на каждом конце. Это делается для ограничения диапазона потенциометра, чтобы полное движение создавало довольно небольшой диапазон входных напряжений для работы операционного усилителя.

В одном крайнем положении потенциометра на движке потенциометра будет создаваться напряжение около 0,5 вольт (относительно точки заземления в середине последовательного ряда батарей). В другом крайнем случае при движении будет создаваться напряжение около -0,5 вольт. Когда потенциометр находится в «мёртвой» точке, напряжение ползунка должно равняться нулю вольт.

Подключите вольтметр между выходной клеммой операционного усилителя и точкой заземления схемы. Медленно перемещайте потенциометр, контролируя выходное напряжение. Выходное напряжение должно изменяться со скоростью, определяемой отклонением потенциометра от нулевого (центрального) положения.

Используя термины исчисления, мы бы сказали, что выходное напряжение представляет собой интеграл (по времени) функции входного напряжения. То есть уровень входного напряжения определяет скорость изменения выходного напряжения во времени. Это прямо противоположно дифференцированию, где производная сигнала или функции представляет собой его мгновенную скорость изменения.

Если у вас есть два вольтметра, вы можете легко увидеть эту взаимосвязь между входным напряжением и скоростью изменения выходного напряжения, измерив напряжение движителя (между ползунком потенциометра и «землёй») одним измерителем и выходное напряжение (между выходной клеммой операционного усилителя и земля) с другим.

Настройка потенциометра на ноль вольт должна привести к наименьшей скорости изменения выходного напряжения. И наоборот, чем больше напряжение на входе в эту схему, тем быстрее будет меняться её выходное напряжение или «линейное изменение».

Попробуйте подключить второй конденсатор 0,1 мкФ параллельно первому. Это удвоит величину ёмкости в контуре обратной связи операционного усилителя. Как это влияет на скорость интегрирования схемы для любого заданного положения потенциометра?

Попробуйте подключить ещё один резистор 1 МОм параллельно входному резистору (резистор, соединяющий движок потенциометра с инвертирующим выводом операционного усилителя). Это уменьшит вдвое входное сопротивление интегратора. Как это влияет на скорость интегрирования схемы?

Схемы интеграторов являются одной из основных функций «строительных блоков» аналогового компьютера. Соединив схемы интеграторов с усилителями, сумматорами и потенциометрами (делителями), возможно смоделировать практически любое дифференциальное уравнение, а решения, полученные путём измерения напряжений, вырабатывались в различных точках сети цепей.

Поскольку дифференциальные уравнения описывают так много физических процессов, в качестве симуляторов используются аналоговые компьютеры. До появления современных цифровых компьютеров инженеры использовали аналоговые компьютеры для моделирования таких процессов, как вибрация механизмов, траектория ракеты и реакция системы управления. Несмотря на то, что аналоговые компьютеры считаются устаревшими по современным стандартам, составляющие их компоненты по-прежнему хорошо работают в качестве инструментов для изучения концепций исчисления.

Перемещайте потенциометр до тех пор, пока выходное напряжение операционного усилителя не станет настолько близким к нулю, насколько это возможно, и двигайте его настолько медленно, насколько это возможно. Отсоедините вход интегратора от клеммы потенциометра и вместо этого подключите его к «земле», например вот так:

Рис. 3. Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».
Рис. 3. Схематическая диаграмма: вход интегратор подключён к «земле».
Рис. 4. Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».
Рис. 4. Иллюстрация: вход интегратор подключён к «земле».

Подача нулевого напряжения на вход схемы интегратора в идеале должна привести к тому, что скорость изменения выходного напряжения будет равна нулю. Когда вы вносите это изменение в схему, вы должны заметить, что выходное напряжение остаётся на постоянном уровне или изменяется очень медленно.

Когда вход интегратора всё ещё закорочен на «землю», замкните резистор 1 МОм, соединяющий неинвертирующий (+) вход операционного усилителя с «землёй». В идеальной схеме операционного усилителя не должно быть необходимости в этом резисторе, поэтому, замкнув его, мы увидим, какую функцию он выполняет в этой вполне реальной схеме операционного усилителя:

Рис. 5. Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».
Рис. 5. Схематическая диаграмма: вход интегратора закорочен на «землю».
Рис. 6. Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».
Рис. 6. Иллюстрация: вход интегратора закорочен на «землю».

Как только «заземлённый» резистор замкнуть перемычкой, выходное напряжение операционного усилителя начнет изменяться («дрейфовать»). В идеале этого не должно происходить, потому что схема интегратора по-прежнему имеет нулевой входной сигнал. Однако настоящие операционные усилители имеют очень небольшую величину тока, поступающего на каждую входную клемму, которая называется током смещения. Эти токи смещения будут сбрасывать напряжение на любом сопротивлении на своём пути.

Поскольку входной резистор сопротивлением 1 МОм проводит некоторый ток смещения независимо от величины входного сигнала, напряжение на его клеммах будет падать из-за тока смещения, тем самым «смещая» величину напряжения сигнала на инвертирующем выводе операционного усилителя. Если другой (неинвертирующий) вход подключён непосредственно к «земле», как мы сделали здесь, это «смещённое» напряжение, вызванное падением напряжения, вызванным током смещения, заставит схему интегратора медленно «интегрировать», как если бы она получала очень маленький сигнал входного напряжения.

«Заземляющий» резистор более известен как компенсирующий резистор, потому что он компенсирует погрешности напряжения, создаваемые током смещения. Поскольку токи смещения через каждый входной вывод операционного усилителя примерно равны друг другу, одинаковое сопротивление, размещённое на пути каждого тока смещения, вызовет примерно одинаковое падение напряжения. Равные падения напряжения, наблюдаемые на дополнительных входах операционного усилителя, компенсируют друг друга, тем самым сводя на нет ошибку, в противном случае вызванную током смещения.

Удалите перемычку, замыкающую компенсирующий резистор, и обратите внимание, как выход операционного усилителя возвращается в относительно стабильное состояние. Он всё ещё может немного дрейфовать, скорее всего, из-за ошибки напряжения смещения в самом операционном усилителе, но это совсем другая тема!

Компьютерное моделирование

Схема с номерами узлов SPICE:

Рис. 7. Схематическая диаграмма для SPICE: интегратор.
Рис. 7. Схематическая диаграмма для SPICE: интегратор.

Список связей (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

Список связей SPICE

DC integrator * Интегратор постоянного тока
vinput 1 0 dc 0.05
r1 1 2 1meg
c1 2 3 0.1u ic=0
e1 3 0 0 2 999k
.tran 1 30 uic
.plot tran v(1,0) v(3,0)
.end

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Integrator
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Эксперименты/Аналоговые_интегральные_схемы/Интегратор&oldid=2301471