運算放大器是模擬積分器電路的理想基礎。輸入電流幾乎為零，輸出電壓構成輸入信號的精確積分。

雖然僅使用電阻器和電容器就可以開發一個簡單的積分器電路，但運算放大器可以實現更好的性能，即獲得更真實的集成。

在大多數運算放大器電路中，使用的反饋本質上主要是電阻性的，直接電阻路徑至少形成網絡的一部分。然而，對于積分器來說，情況并非如此 - 在運算放大器的輸出和輸入之間提供反饋的元件是一個電容器。

顧名思義，運算放大器積分器執行的功能相當于數學積分函數的電子功能。事實上，電子積分器電路可用于模擬計算機。

就其工作而言，電路產生的輸出與其輸入電壓相對于時間的積分成正比。

這意味著任何時候的輸出電壓都由起始輸出電壓、輸入電壓存在的時間長度和輸入電壓的值決定。

積分器電路背后的基本思想如下所示。盡管運算放大器積分器電路有一些變化，但這個概念是其工作背后的原因。

積分器電路的波形

從圖中可以看出，雖然輸入保持為零，但輸出也保持為零。但是，當向輸入端施加階躍輸入電壓時，輸出會上升。當階躍輸入返回到零時，輸出保持在上次達到的電壓。

運算放大器積分器電路

基本運算放大器積分器電路由一個運算放大器組成，輸出和反相輸入之間有一個電容，以及一個從反相輸入到整個電路輸入的電阻器，如圖所示。

基本模擬運算放大器積分器電路

首先要注意的一點是，當信號施加到反相輸入端時，電路的輸出是基本CR積分器網絡的逆輸出。

運算放大器積分器電路的波形?注意：輸出的反相，因為輸入施加到運算放大器反相輸入

運算放大器積分器設計計算

電路所需的主要計算是確定給定輸入電壓在給定時間內的輸出電壓。

其中：

Vout = 運算放大器積分器的輸出電壓 Vin = 輸入電壓 T = 開始施加電壓后的時間（以秒為單位） R = 積分器

中的電阻值（以Ω為單位）

C = 積分器電容器的電容（法拉） c = 積分常數，在本例中為輸出起始電壓。

公式中的負號反映了使用運算放大器的反相輸入導致的反相。

運算放大器飽和度

很明顯，積分器的輸出不能無限上升，因為輸出將受到限制。

運算放大器積分器的輸出將受到電源或電源軌電壓以及運算放大器本身的飽和度的限制，即輸出可以擺動到離電源軌的距離。

在設計其中一個電路時，可能需要限制增益或增加電源軌電壓，以適應可能的輸出電壓擺幅。

雖然小輸入電壓和短時間可能是可以接受的，但在設計電路時必須小心，因為輸入電壓可以保持較長時間。

顯示飽和點的運算放大器模擬積分器

積分器復位能力

有時需要有一種方法可以將運算放大器積分器復位為零。

添加復位設施或功能非常容易實現。只需在積分器電容兩端添加一個開關即可實現。這具有使電容器放電的效果，從而使整個積分器復位。

帶復位開關的模擬運算放大器積分器電路

復位開關可以通過多種方式實現。顯然可以使用簡單的機械開關，但也可以使用半導體開關。這些通常是基于 FET 的開關，因為它們具有非常高的關斷電阻，并且可以在此類應用中更輕松地作為開關進行控制。

運算放大器積分器電路可以精確地對要獲得的輸入信號進行積分。該電路已用于許多模擬計算機，如今，許多模擬應用都需要集成功能，其中運算放大器電路是理想的解決方案。

審核編輯：黃飛