2022年RC桥式正弦波振荡器 .pdf

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1、1 kecheng 实验六RC 桥式正弦波振荡器2研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。3掌握 RC 桥式振荡器的工作原理及调测技术。4进一步掌握用双踪示波器测相位差的方法。5.掌握信号频率的几种常用测量方法。二、实验原理RC 桥式振荡器的实验电路如图1 所示。图(a)RC 桥式振荡器基本原理R10k100kRP5.1kR1 vo R2 5.1kR10kC C 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -2 图（b）Multisim 仿真电路图图 1 RC 桥式振荡器该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。1RC

2、串并联正反馈网络的选频特性。电路结构如图2 所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式：RCjRCjRRCjRCjRCjRCjRZZZVVFiF1111/11/212名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -3 RCjRCjRCjRCRCjRCjRCjRCjRCjRCjRCjRCjRCjR13121111122令RC10，则上式为0031jF由上式可得RC 串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图3 和图 4 所示）。200231F3arctg00F由特性曲线图可知，当 0时，正反馈系数达最大值为1/3，且

3、反馈信号与输入信号同相位，即F0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振 01/RC为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率fo为F-9090图 4 相频特性曲线图 3 幅频特性曲线0 1/3 F0-+FV图 2 iV1Z2Z+名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -4 iDvDID2ID1VD1VD2Q1 Q2 图 5 RCfo21当输入信号iV的角频率低于0时，反馈信号的相位超前，相位差F为正值；而当输入信号的角频率高于0时，反馈信号的相位滞后，相位差F为负值。2、带稳幅环节的负反馈支路由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为

4、最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足VFA=1+31RRf，故1RRf2。为此，线路中设置电位器进行调节。为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件），本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图5 所示。在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q2点，PN 结的等效动态电阻为22Qdid

5、vrDDd；而在Q1点,PN 结的等效动态电阻为11QdidvrDDd；显然，1dr2dr；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。通过 Rp调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡频率偏低。这是在实验中应当注意的。三、预习要求1复习运放组成的正弦波振荡器的基础知识，理解实验电路的工作原理。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -5 2.要求 fo1600Hz 且取 R10k，计算电容C 取多大值（取标称值）？

6、3计算 f=5 fo和 f=51fo时，vf与 vi相位差F的值。4复习用示波器测量相位差的方法。5.实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？6.影响振荡频率f0的主要因素是什么？四、实验内容1参照图 1（b）建立仿真电路，用示波器观察输出波形。注意在调整RP大小的时候，将调整幅度Increment 由原来系统默认的5%减小到 1%，否则增益太大，不能获得较为理想的输出正弦波。2根据起振要求，电压负反馈电路的电压放大倍数要略大于3，调节电位器Rp，使电路起振且输出良好（尽可能取小的幅值，使输出失真较小）的正弦波，测取输出正弦波的电压有效值Vo。3测量振荡频率fo（1）用示波器测取fo 用示波器内

7、的光标测量功能读出T，计算获得fo。（2）用函数信号发生器的频率计功能测量振荡频率f0 振荡电路的输出电压与函数信号发生器的“计数器输入”端连接，按下函数信号发生器的“外测频率”各相关控制键后，在函数信号发生器的5 位 LED 显示器上显示被测信名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -6 号的频率f0。4把 R2为 5.1k电阻换成20k电阻,调节 RW，观察稳幅效果；去掉两个二极管，接回 5.1k电阻，再细调电位器RW，观察输出波形的稳幅情况。5去掉其他元件，仅留RC 串并联正反馈网络，测试此网络的选频特性。（1）测量 F和 i的相位差用示波器测试相位差的方法

8、参见实验三。注意若vF超前，则F为正；vF滞后，则F为负。将测试结果填入表1。表 1 f0（Hz）F（f=f0时）F（f=51f0时）F（f=5f0时）理论值测试值（2）测量反馈系数F 函数信号发生器输出信号加到RC 串并联正反馈网络的输入端i，改变输入信号频率，用交流毫伏表测出Vi、VF，由公式iFVVF计算F，结果记入表2 表 2 f（Hz）Vi（Hz）VF（Hz）F（实际测量）F（理论估算）f=f0时f=51f0时f=5f0时五、实验总结1总结 RC 桥式振荡电路的振荡条件。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -7 2整理三种测试频率的方法。自拟表格记录测量测频的实验数据，比较测试结果。3.根据改变负反馈电阻Rp对输出波形的影响，说明负反馈在RC 振荡电路中的作用。4.记录 F和 i的波形，并说明两者之间的相位关系。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -