RC正弦波振荡器设计实验.doc

综合设计 正弦波振荡器的设计与测试一 实验目的1 掌握运用Multisim 设计RC振荡电路的设计方法2 掌握RC正弦波振荡器的电路结构及其工作原理3 熟悉RC正弦波振荡器的调试方法4 观察RC参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法二 实验原理在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为： 起振条件为写成模与相角的形式： （n为整数） 电路如图1所示： 1 电路分析RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率。、形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，、是稳幅元件。该电路的振荡频率 ： = 起振幅值条件： 式中 ，为二极管的正向动态电阻2 电路参数确定（1） 根据设计所要求的振荡频率，由式先确定RC之积，即RC= 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和输出电阻的影响，应使R满足下列关系式：>>R>>一般约为几百千欧以上，而仅为几百欧以下，初步选定R之后，由式算出电容C的值，然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求（2） 确定、：电阻、由起振的幅值条件来确定，由式可知2 ， 通常取=（2.12.5），这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即：R=/（3） 确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管、和电阻并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻。实验证明，取时，效果最佳。三 实验任务1预习要求（1） 复习RC正弦波振荡电路的工作原理。（2） 掌握RC桥式振荡电路参数的确定方法2 设计任务设计一个RC正弦波振荡电路。其正弦波输出要求：（1） 振荡频率：接近500Hz或1kHz左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真（2）* 振荡频率：50Hz1kHz可调，其余同（1）四 实验报告要求1 简述电路的工作原理和主要元件的作用2 电路参数的确定3 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因4 调试中所遇到的问题以及解决方法五 思考题1 在RC桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？2 简述图-1中的稳幅过程。六 仪器与器件仪器：同实验2单管器件：集成运算放大器A741二极管 1N4001电阻 瓷片电容 若干举例说明：实验内容 1.连接选频网络 测量RC串并联选频电路的幅频特性和相频特性,反馈系数：令，则 代入上式，得出：幅频特性为： 相频特性为：当时，即，。=1.59155kHz2.运算放大器组成的RC桥式正弦波振荡器. 利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性元件，从而使输出电压稳定，此时比例系数为 改变串并联电路的参数，调节Rp，使电路产生正弦振荡。用示波器观察其输出波形，然后测出振荡频率。3.放大电路电压放大倍数Auf的测定 用毫伏表先测出图中电路的输出电压U0后，再测出运放同相输入端的电压U1值，根据下式计算 Auf=U0/UI=？ 保持RP不变，把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的产生频率）接至运放的同相输入端，调节Ui使U0等于原值，用毫伏表测出此时的Ui值，则Au=U0/Ui=？比较上述放大倍数有何误差，并进行分析33K 0.01uF100K 0.1uF8 . 0.分行并何数上？ 则 时表，于 使，入相至）产的同率压生发把，持= 计下， 的输同出后 电电出表测的 大路率频测后波察观用振生电 ，的联 数例时稳输使元性，特阻态二小，减电二增.荡弦正 组大 ，即为特相 ：性出，上 数性频和频电联 量络接. 实说若 电 0 极 大运集单实器程过的整何如波输参哪调振电中电式考方解题的遇原的差，比与，确数作件主理工要告 同，可 荡 失线非，波稳， 0近求出弦正荡弦 任方定参荡桥理原的电弦要习预任佳最时，明。联端极真形引线非特因了，现非阻向极用组联和极联正两幅 幅实用自的升振输利方幅：幅/：条流足应电的流失输了此失波严不，保样）. =通 知，确值的、阻要的振否取出后的 由 步下欧几而千为约>：系足使应影输电的大成受性频网使积 由率求计确确电动的二，件幅振 = 荡的件幅、条的起路馈负率荡，电正网 图组大同网频串由振式分 示所路 整 式相件条起：衡荡波正荡确络选外二馈引中路信代够馈一中荡原方测频器，的器数方试荡振正原作构电荡弦方设电荡 目测与器波正 正测目荡设荡作正方器器原馈信路二确波：件 由网大正，馈的条荡 振二确求网频大影使系千欧步出取要值知通 样不此失电流/幅方输自 正和用向非特引极端，最要弦原参任荡出 ，波失荡 同工件数比的的解电振参输的器单运极 电若 接 联性 ，性相， 荡二，二，使时数联电生察测大的电后同，计 =发率的至，表 上并. 8