4.8 Ολοκληρωτής
Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως π.χ. στους αναλογικούς υπολογιστές, χρειάζεται να γίνεται (μαθηματική) ολοκλήρωση μιας κυματομορφής. Το κύκλωμα στο οποίο η κυματομορφή της τάσης εισόδου είναι το ολοκλήρωμα της κυματομορφής της τάσης εξόδου του ονομάζεται ολοκληρωτής ή ολοκληρωτής ενισχυτής. Το κύκλωμα αυτό δημιουργείται από το βασικό κύκλωμα ενίσχυσης του Σχ.4.7 αν αντικαταστήσουμε την αντίσταση ανατροφοδότησης R2 με τον πυκνωτή C . Σχ.4.11.
Αποδεικνύεται, ότι η τάση εξόδου του ολοκληρωτή που εξετάζουμε, δίνεται από τη σχέση:
οπου
είναι η σταθερά χρόνου του ολοκληρωτή και c είναι η σταθερά ολοκλήρωσης.
Για να κάνει το κύκλωμα σωστή ολοκλήρωση της κυματομορφής εισόδου πρέπει η διάρκεια του παλμού εισόδου tp να είναι πολύ μικρότερη από τη σταθερά χρόνου τ του ολοκληρωτή. Στην πράξη το τ πρέπει να ικανοποιεί τη σχέση:
Η Εξ. (4.8.22) δείχνει ότι η τάση εξόδου είναι ανάλογη του χρονικού ολοκληρώματος της τάσης εισόδου και αντιστρόφως ανάλογη της σταθερά χρόνου τ. Το μείον οφείλεται στη διαφορά φάσης 180° που δημιουργεί η αναστρέφουσα συνδεσμολογία του ΤΕ.
Σε πολύ χαμηλές συχνότητες (ω = 2πf~= 0) ο ολοκληρωτής αυτός λειτουργεί σαν ενισχυτής ανοικτού βρόχου. Αυτό συμβαίνει, επειδή τότε ο πυκνωτής C δρα σαν ανοικτό κυκλωμα (XC = 1 / ωC = <∞>). Για το λόγο αυτό, στον πρακτικό ολοκληρωτή, για να εξουδετερώσουμε το μειονέκτημα αυτό, συνδέουμε μια αντίσταση R2 παράλληλα στη χωρητικότητα ανατροφοδότησης C, Σχ.4.12. Έτσι η αντίσταση αυτή περιορίζει την ενίσχυση χαμηλής συχνότητας στην τιμή R2 / R1 και συνεπώς ελαχιστοποιεί τις μεταβολές της τάσης εξόδου σε λογικά επίπεδα.
Ο ολοκληρωτής χρησιμοποιείται στους αναλογικούς υπολογιστές, στους μετατροπείς αναλογικών σημάτων προς ψηφιακά (ADC) και στα κυκλώματα μορφοποίησης παλμών.
Παράδειγμα 4-5
Θα υπολογίσουμε ολοκληρωτή, όταν αυτός διεγείρεται από συμμετρικό τετραγωνικό παλμό πλάτους 5 V και συχνότητας 1 kHz.
