RC桥式正弦波振荡电路-华南理工大学-模电实验

RC桥式正弦波振荡电路

09信工五班-古立全-21号

一、电路预设计（包括电路结构的分析、设计，元件参数的计算，电路指标的核算）

电路结构的分析与设计：

电源供电方式：双电源供电、12V

电路结构：选频网络为RC选频网络，放大电路为正相比例放大电路

中心频率：文氏电桥式RC振荡器适用于低频振荡信号，一般用于产生频率为1 Hz-1MHz的正弦波信号，在本实验中，中心频率选为1000Hz。

元件参数的计算：

（1）确定R、C值

由于f₀=1/2πRC=1000Hz，得到RC=1/2πfo=1.59*10^-4

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响，应使R满足下列关系式：Ri>>R>>Ro，一般Ri约为几百千欧以上，Ro仅为几百欧以上。故确定R=16KΩ，则C=0.01uF。

（2）确定R1、Rf

RC选频网络对于中心频率f₀的放大倍数为F=１/3，而回路起振条件为AF>=1。故放大电路的电压放大倍数A=(R1+Rf)/R1>=3，即Rf/R1>=2，取Rf/R1=2。而Rf=R_RP+R₂//r_d其中，r_d 为二极管的正向动态电阻。

为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路应该满足直流平衡条件，即：

R=R1//Rf=16KΩ

（3）确定稳幅电路

实验证明，取R2≈r_d时，既能够减少二极管特性的非线性而引起的波形失真，又能起一定的稳幅作用，取R2=5.1KΩ

综上所述：

由

Rf/R1=2

R=R1//Rf=16KΩ

Rf=R_RP+R₂//r_d

r_d≈5.1KΩ

得： R1=24kΩ

Rf=48kΩ

R_RP=45.5kΩ

二、搭建实验仿真电路并构建测试环境

三、分析电路中正反馈RC选频网络参数对性能的影响体现在哪方面？

①由于f₀=1/2πRC，选频网络参数R、C的乘积影响决定了正弦波的中心频率，

②为选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响，应使R满足下列关系式：Ri>>R>>R0。也就是说，当此条件不满足时，将会使中心频率f₀偏离1/2πRC

③除此之外，使RC乘积不变，在不同的R下，波形的幅度也会有所不同，具体原因有待解释。

（保持RC乘积不变时）

四、分析负反馈环节中：RP、R2与R1的大小比例关系应如何选择才能满足起振效果？在电路正常起振的条件下，RP、R2中的哪一个对起振速度有更明显的效果？哪一个对输出正弦波的削波情况有明显的改善作用？以理论分析之余，请选取3个元件值并测取相应指标用以支持你的分析结论

①RP、R2与R1的大小比例关系应如何选择才能满足起振效果？

由

Rf=R_RP+R₂//r_d

A=(R1+Rf)/R1>=3

即A=（R1+ R_RP+R₂//r_d ）/R1≈3时，即当R_RP+R₂//r_d ≈2R1时，满足起振效果。

②在电路正常起振的条件下，RP、R2中的哪一个对起振速度有更明显的效果？

控制变量法研究R2、Rp对起振速度的影响

R2=5kΩ时，

Rp=45.5kΩ时，

由数据可见，在电路正常起振的条件下，改变R2和Rp都能影响电路起振速度。当Rp越大时，起振速度越快，且稳定幅度越大，但容易出现削顶；当R2越大时，起振速度也越快。

③哪一个对输出正弦波的削波情况有明显的改善作用？

RP作为主要因素影响放大电路的电压增益，降低RP即降低电压增益对输出正弦波的削波情况有明显的改善作用。而改变R2对削波基本不起改善作用。。

从图中可以得知：当R_RP增大时，稳定波形的幅度增大，换言之，降低R_RP可以使稳定波形幅度降低，从而改善削波情况。

第二篇：《教学案例》为什么在RC桥式正弦波振荡电路实验中,经常出

<教学案例>为什么在RC桥式正弦波振荡电路实验中，经常出现一上电而不能自动产生的波形的情况？

答：在波形发生电路实验课堂上，当学生调试RC桥式正弦波振荡电路实验内容时，经常会遇到电路一上电，而不能自动产生波形的情况。学生会有疑问，明明RC桥式正弦振荡电路是自激产生振荡，而输出波形的，为什么实际中却不一样呢？甚至有一部分学生开始怀疑示波器是否损坏，仪器设备是否有问题等等。

实际上，我们实验中用到的RC桥式正弦波振荡电路如图1所示。其中、，、为串并联选频网络，接于运放的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。图中、及为负反馈网络，调节即可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压放大倍数，使之满足自激振荡的幅度条件。二极管、的作用是输出限幅，改善输出波形。

图1 RC桥式正弦振荡电路

由图1可知，在时，经串并联选频网络反馈到运放同相输入端的电压与输出电压同相，满足自激振荡的相位条件。如果此时负反馈放大电路的电压放大倍数，则满足的幅度条件。电路起振之后，经过放大，选频网络反馈，再放大等过程，使输出电压幅度愈来愈大，最后受电路中器件的非线性限制，使振荡幅度自动地稳定下来，放大电路的电压放大倍数由过渡到，即由过渡到，达到幅度平衡状态。