实验七 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,学习振荡频率的测定方法。
二、实验仪器
1.双踪示波器
2.低频信号发生器
3.频率计
三、实验原理
正弦波震荡电路必须具备两个条件是: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。
填空题:
(1)图11.1中,正反馈支路是由 RC串并联电路 组成,这个网络具有 选频 特性,要改变振荡频率,只要改变 R 或 C 的数值即可。
(2)图11.1中,1RP和R1组成负反馈,其中 Rp 是用来调节放大器的放大倍数,使AV≥3。
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VO=0,原因何在?应怎么办?
答:由于A要大于3,即Rp2大于4KΩ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。
(2)有输出但出现明显失真,应如何解决?
答:无输出和输出失真都与放大倍数有关,小不起振,大则输出失真,调节电位器来调整放大倍数。
3.用频率计测上述电路输出频率,若无频率计可按图11.2接线,用李沙育图形法测定,测出VO的频率f01并与计算值比较。
理论,实际输出频率约为78.3533Hz,峰值为约9.20伏。
图11.1
图11.3
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2RP使VO无明显失真后,再测频率。
理论,实际输出频率约为158.911Hz,峰值为约10.00伏。
5.测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数Auf
先测出图11.1电路的输出电压VO值后,关断实验箱电源,保持2RP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Vi接至运放同相输入端。如图11.3所示调节Vi使VO等于原值,测出此时的Vi值,
测出:Vi=2.09V(有效值),, VO=6.51V,
则Auf=VO/Vi=3.12倍,理论值应为3倍。
6.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。输入峰峰值为2伏即峰值为1伏的正弦波,改变频率按下表测量A点输出(以下输出值为峰峰值)。
1.电路中参数R、C的值与振荡频率有关,放大电路的输入电阻也会影响RC值。
实测值与理论估算值比较误差原因:1.实验测频率时是采用李萨如图形法,因为李萨如图形不能绝对稳定,所以会产生一定的误差.(测量误差);2.实验电路板上的电容电抗会对频率造成一定影响,产生误差.(系统误差)
2.能否起振及是否失真都与放大倍数相关,放大倍数与负反馈相关,负反馈越强放大倍数越低。放大倍数大于3就会有失真,远大于3时,就输出近似方波,小于3时,不能起振。所以最好有自动增益控制电路。
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