integraattoreita

Integraattorit (integraattori, monikossa integraattoreita) ovat laitteita tai järjestelmiä, jotka tuottavat syötteen kertymän ajan funktiona. Integraattorin perusidea on laskea signaalin aikainen integraali, mikä tarkoittaa muistamista aikaisesta vahvistuksesta ja kertymistä syötteestä kiihtyvällä tavalla.

Jatkuvassa muodossa eli analogisessa integraattorissa output on y(t) = y(0) + ∫_0^t x(τ) dτ. Diskertisoidussa muodossa digitaalinen integraattori laskee kertymän näytteistä: y[k] = y[k−1] + x[k]·T, missä T on näytteenottoväli. Transfer-funktioissa ideaalisen jatkuvan integraattorin siirtokäyrä on Y(s)/X(s) = 1/s ja diskretissa ajossa H(z) = 1/(1 − z^−1) (mittakaavalla riippuen käytetystä estimoinnista).

Analogiset integraattorit toteutetaan yleisesti operatiivisvahvistimen (op-ampin) ja palautuskapasitorin avulla. Tämä muodostaa RC-integraattorin, jonka käyttäytyminen lähestyy integraatiota sopivalla taajuusalueella. Käytännön rajoitteet kuten offset- ja bias-virheet, kapasitanssin toleranssit sekä signaalin saturaatio aiheuttavat driftin ja virheitä. Leaky integrator -ratkaisussa kapasitori on rinnankytketty resistanssilla, jolloin kertymä on hallittavissa ja vakaa pitkällä aikavälillä.

Digitaaliset integraattorit toteutetaan ohjelmallisesti tai digitaalisilla piireillä käyttämällä kertymämenetelmiä, kuten pelkkää kumulatiivista summaa tai tarkempia numeerisia integraatiomenetelmiä (esim. trapezoidal).

Käyttökohteita ovat muun muassa säätö- ja ohjausjärjestelmien integraliosa (PID-säätö), signaalinkäsittely sekä mittaus- ja tiedonkeruujärjestelmät. Integraattorit ovat keskeisiä sekä analogisissa että digitalisissa järjestelmissä, joissa kertymätietojen ylläpitäminen on oleellista.