实验十一集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器

一、 实验目的

1、掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；

2、了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理。

二、 实验原理

1、产生自激振荡的条件：

（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即

VF = Vi 或 |AF| = 1

（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号同相位，其相位差应为：

Ф = ФA + ФF = ±2n （n = 0、1、2……）

2、RC串-并联网络的选频特性：

RC串-并联网络如图2(a)所示，其电压传输系数为：

当R1= R2= R， C1= C2= C时，则上式为：

若令上式虚部为零,即得到谐振频率fo为：

当f= fo时，传输系数最大，相移为0；幅频特性相频特性如图2（b）（c）

3、自动稳幅：

由运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器原理图如图3所示，负反馈系数为：，在深度负反馈情况下：。因此，改变RF或者R1就可以改变放大器的电压增益。

三、实验仪器

1、示波器 1台

2、函数信号发生器 1台

3、直流稳压电源 1台

4、数字万用表 1台

5、多功能电路实验箱 1台

6、交流毫伏表 1台

四、实验内容

1、电路分析及参数计算：

分析图6电路中，运算放大器和RF1，RF2及Rw构成同相放大器，调整Rw即可调整放大器的增益；RC串——并联网络构成选频网络；选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运算放大器的同相端，构成正反馈，D1,D2为稳伏二极管。

在不接稳伏二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为：F(+)=VF(+)/Vo=R2/3（R2+R3）

而反馈系数为：F(-)=Rw(RF1+RF2+Rw)

（1）为保证电路能稳定振荡，则要求：F(+)=F(-),由此，根据电路参数，计算Rw的理论值； Rw=0.607 Vp-p=20.5V

（2）同相放大器的电压增益AVF= 33.11 ；

（3）电路的振荡频率fo= 1.6076KHz ；

2、振荡器参数测试：

（1）按图6搭接电路，（CD1,CD2不接，K拨向1）经检查无误后，接通+12V电源；

（2）调节Rw，用示波器观察输出波形，在输出为最佳正弦波，测量输出电压Vp-p；

（3）测量Rw值；

（4）用李萨茹波形测量振荡频率；

李萨茹波形测量信号频率方法：将示波器CH1接振荡器输出，CH2接信号发生器正弦波输出，令示波器工作在“外扫描X-Y”方式；当调节信号发生器频率时，若信号发生器频率与振荡器频率相同时，示波器将出现一椭圆；通过此方法可测量未知信号频率。

3、振幅平衡条件的验证：

在振荡器电路中，调节Rw，使输出波形为正弦波时，保持Rw不变，将开关K拨向2位置，则，即输入正弦信号（频率为振荡频率，峰-峰值Vip-p=100mV）则电路变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；

将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节Rw，使输出波形略微失真，再将开关拨向位置2，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；

将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节Rw，使输出波形停振，再将开关拨向2位置，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；

表1：振幅平衡条件验证：

4.观察自动振幅电路作用：

在图6基础上，接入稳伏二极管D1,D2，调节点位置Rw，观察输出波形的变化情况。测量输出正弦波电压Vp-p的变化范围。

五、预习要求：

1、复习RC桥式振荡器的工作原理，并按实验内容1要求，进行参数的理论计算；

2、熟悉验证振幅平衡条件的实验方法。

六、实验报告要求：

1、画出实验电路，标明元件参数；

2、列表整理实验数据，计算验证结果，并与理论值进行比较，分析误差原因；

3、说明自动稳伏原理。

七．数据处理

实验内容二：Vp-p=20.5V Rw=0.6142 fo=1.6080KHz

实验内容四：输出正弦波电压Vp-p的变化范围2.33-20.7V

八．误差分析

A的误差：（34.02-33.11）/33.11=2.7%

F（+）的误差：（0.0297-0.0303）/0.0303=-1.98%

AF（+）的误差：（1.0104-1.0034）/1.0034=0.70%

误差来源：（1）电阻不精确，电容容值不精确，造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不好；（2）运放不是理想运放。

九．实验总结

本次实验，学习了由运放组成的RC文氏电桥振荡器电路，了解了如何用李萨如图形法来测量震荡频率，同时也通过亲手实验，验证了振荡器的振幅平衡条件。

在本次实验中，要注意在验证震荡平衡条件是，在得出良好波形时，八开关K拨向2时，硬顶不要再懂电路，特别是不要再调电阻。

本次实验内容丰富，难度合适。

第二篇：厦门大学实验九集成运算放大器组成的 RC 文氏电桥振荡器

实验九集成运算放大器组成的 RC 文氏电桥振荡器

一实验目的