¿Un integrador práctico que no se comporta como un filtro de paso bajo?

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Los integradores de amplificador operacional y algunos integradores comunes en realidad son filtros de paso bajo en la práctica. Entonces, si una señal es DC, entonces no se integra sino que solo se multiplica por alguna cantidad más alguna respuesta transitoria.

Ahora, por supuesto, la integración sobre DC no se puede realizar durante un largo período de tiempo, ya que esto definitivamente rompería el circuito. Pero durante un tiempo limitado, ¿hay algún integrador que realice una integración adecuada para DC y algún rango de frecuencias?

    
pregunta Joan Robinson

4 respuestas

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Este circuito:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

hará exactamente lo que quieras. Muchas veces, un diseñador colocará una resistencia en paralelo con C1 para limitar la ganancia en DC. Si no desea este comportamiento, simplemente puede dejarlo. Solo prepárate para lidiar con tu salida golpeando los rieles en algunas circunstancias.

    
respondido por el Houston Fortney
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Supongo que sé lo que quieres decir, y tienes razón. Para un integrador en ideal necesitamos un cambio de fase de 90 grados entre la entrada y la salida para TODAS las frecuencias (incluyendo, por ejemplo, 0.1 Hz). Debido a que este desplazamiento de fase requiere una reducción de ganancia de 20dB también para frecuencias bajas (hasta DC), la frecuencia de la esquina estaría cerca de 0Hz (resp. Ganancia infinita).

Este es un requisito no realizable para una operación realista. Como consecuencia, la integración de un voltaje de CC no produce un aumento de voltaje de salida lineal sino una función conocida por la respuesta escalonada de cualquier paso bajo RC (1-exp). Sin embargo, la primera parte de esta función es muy cercana a un aumento lineal.

Como otra opción, podría usar una OTA (salida "actual") para cargar un condensador de carga. Sin embargo, en principio, existe la misma limitación: no existe una OTA ideal. Cada dispositivo real tiene una resistencia de salida finita que forma un paso bajo RC junto con el condensador de carga.

Resumen : no es posible crear un integrador ideal. Pero eso no es una sorpresa porque no hay circuitos electrónicos ideales.

ACTUALIZACIÓN : por supuesto, como otro problema: un capcitor en la ruta de retroalimentación no puede proporcionar la retroalimentación de CC necesaria para la estabilización de un punto de operación adecuado. Por lo tanto, cualquier circuito integrador práctico basado en opamp necesita una resistencia de realimentación en paralelo al capacitor. Esto resulta en una mayor frecuencia de esquina de la función de paso bajo.

    
respondido por el LvW
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Respuesta corta - no. No existe un amplificador con un sesgo absolutamente nulo que pueda producir un integrador perfecto.

Respuesta más larga. Sí, pero debe ser muy específico acerca de cuáles son sus requisitos. Usted determina qué velocidad de deriva es aceptable, determina cuál es su frecuencia de corte mínima para un filtro de paso alto, y diseña desde allí, probablemente utilizando algún tipo de amplificador de puesta a cero como un interruptor para minimizar la deriva.

    
respondido por el Scott Seidman
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Como experimento mental, cree un sistema digital (A / D - > microcontrolador - > D / A) e intente programar el comportamiento ideal. Es cierto que la velocidad de ejecución representa un retraso, por lo que podríamos sustituir un FPGA. Tengamos el enfoque de retraso cero, ya que este es un experimento mental.

Mi conjetura es que se agregaría algún código para controlar el comportamiento deseado (como poder restablecer la integración al instante), y luego ese código revelará qué es lo que realmente intentas que haga este circuito.

    
respondido por el gbarry

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