实验十一 集成电路RC正弦波振荡电路

一、实验目的

    1.掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。

    2.熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。

    3.观察RC参数对振荡频率的影响，学习利用李沙育图形测定的振荡频率方法。

二、实验仪器

    1.双踪示波器

    2.低频信号发生器

    3.频率计

三、预习要求

    1.复习RC桥式振荡电路的工作原理。

    2.完成下列填空题：

(1)图11.1中，正反馈支路是由              组成，这个网络具有       特性，要改变振荡频率，只要改变     或       的数值即可。

(2)图11.1中，1R_P和R₁组成负反馈，其中      是用来调节放大器的放大倍数，使A_V≥3。

正弦波震荡电路必须具备两个条件：一必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。实际电路中多用LC谐振电路或是RC串并联电路（两者均起到带通滤波选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。震荡条件如下：正反馈时，，所以平衡条件为，即放大条件，相位条件，起振条件。

本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由和组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。分析电路可得：。当时，有，设，有，。当时，，此时取稍大于3，便满足起振条件，稳定时。

四、实验内容

1.按图11.1接线。

2.用示波器观察输出波形。

思考：

(1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，而V_O=0，原因何在?应怎么办？

(2)有输出但出现明显失真，应如何解决？

                                                                       。

3.用示波器的测量命令测上述电路输出频率，另外一种方法就是用李沙育图形法测定，测出V_O的频率f₀₁并与计算值比较。

理论     ，实际输出频率约为       Hz，峰值为约          伏。

图11.1

图11.3

由于A要大于3，即Rp2大于    KΩ时才起振，但此时放大倍数大于平衡条件，易于出现输出幅值过大而失真的现象，为改善这种现象，可适当加入稳幅环节，在Rp2两端并上6V稳压管，利用稳压管的动态电阻变化特性进行自调节。

4.改变振荡频率。

在实验箱上设法使文氏桥电容C₁=C₂=0.1μ。

注意：改变参数前，必须先关断实验箱电源开关在改变参数，检查无误后再接通电源。测f₀之前，应适当调节2R_P使V_O无明显失真后，再测频率。

理论       Hz，实际输出频率约为         Hz，峰值为约      伏。

5.测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数A_uf

先测出图11.1电路的输出电压V_O值后，关断实验箱电源，保持2R_P及信号发生器频率不变，断开图11.1中"A”点接线，把低频信号发生器的输出电压接至一个1K的电位器上，再从这个1K电位器的滑动接点取V_i接至运放同相输入端。如图11.3所示调节V_i使V_O等于原值，测出此时的V_i值，

测出：V_i=      V， V_O=        V，则A_uf=V_O/V_i=       倍，理论值应为     倍。

6.自拟详细步骤，测定RC串并联网络的幅频特性曲线。

图11.2

断开同相放大器电路，并取。在同相输入峰峰值为3伏即峰值为1.5伏的正弦波，改变频率按下表测量A点输出（以下输出值为峰值）。

图11.4

表11.1

五、实验报告

1.电路中哪些参数与振荡频率有关?将振荡频率的实测值与理论估算值比较，分析产生误差的原因。

2.总结改变负反馈深度对振荡电路起振的幅值条件及输出波形的影响。

3.完成预习要求中第2、3项内容。

4.作出RC串并联网络的幅频特性曲线。

 

第二篇：实验八 RC正弦波振荡器

实验八 RC正弦波振荡器

实验目的：

1.  熟悉仿真软件MULTISIM的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法。

2.  熟悉POCKETLAB硬件实验平台，掌握基于功能的使用方法。

3.  掌握RC正弦波振荡器的设计和分析方法。

4.  掌握RC正弦波振荡器的安装与调试方法。

实验内容：

一.仿真实验

1.  RC相移振荡电路如图8-1所示，在MULTISIM中搭建其开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件与振幅条件。

图8-1 RC相移振荡电路

所以f=649.7HZ

所以放大器的增益绝对值大于29.

由幅频特性曲线图可知，该电路的振荡频率为640.4004HZ。

2.  在MULTISIM中搭建8-1电路，进行瞬态仿真。

所以=19.89*10^-5

意向网络增益为1/3，所以为满足起振条件，基本放大器增益应大于3.

表8-1 RC相移振荡电路振荡频率

3.  将8-1电路振荡频率增加或减小10倍，重新设计电路参数。

表8-2 RC相移振荡电路振荡频率

C=1nF

C=100nF

R=100K

4.  调试修改文氏电桥振荡器，进行瞬态仿真。

表8-3 文氏电桥振荡电路振荡频率

表8-4 文氏电桥振荡电路振荡频率

一．硬件实验

1.  电路连接

2.  瞬态波形观测

3.  频谱测量

4.  按以上步骤对文氏电桥电路进行相应硬件实验

实验思考：

1.  将8-1所示电路中的C从10nF改为0.1nF后，进行仿真，结果如何？请解释原因。

根据仿真曲线可以看出波形有些失真。wV_om>S_R，即频率太高，导致了波形失真。

2.  在思考1的基础上，将运放从OP31改为741后，再进行仿真，结果如何？请解释原因。（可采用开环分析方法查看此时的增益和相位，并思考变化的原因。）可改变那些参数使该电路能再次起振呢？

开环仿真幅频、相频曲线如下：

当相移为360度时，环路增益大于1，可以振荡，振荡曲线如下：