RC正弦波振荡器

姓名 学号 班级 实验十四实验十四 RC 正弦波振荡器正弦波振荡器 一 一 实验目的实验目的 1 掌握 RC 正弦波振荡器的电路结构及工作原理 2 熟悉正弦波振荡器的测试方法 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 二 实验仪器实验仪器 双踪示波器 低频信号发生器 频率计 毫伏表 直流电源 三 三 实验原理实验原理 正弦振荡电路一般包括两部分 放大电路 A 和反馈网络 F 如图 5 14 1 所 示 图 5 14 1 正弦振荡电路原理框图 由于振荡电路不需要外界输入信号 因此 通过反馈网络输出的反馈信号 Xf 就是基本放大电路的输入信号 Xid 该信号经基本放大电路放大后 输出为 Xo 若能使 Xf 与 Xid 大小相等 极性相同 构成正反馈电路 那末这个电路 就能维持稳定的输出 因而 Xf Xid 可引出正弦振荡条件 由图 5 14 1 可知 Xo AXid 而 Xf Fxo 当 Xf Xid 时 则有 AF 1 上述条件可写成 AF 1 称幅值平衡条件 即放大倍数 A 与反馈系数 F 乘积的模为 1 表明振荡电路已经达到稳幅振 荡 但若要求电路能够自行振荡 开始时必需满足 AF 1 的 起振条件 由 Xf 与 Xid 极性相同 可得 A F 1 称相位平衡条件 即放大电路的相角和反馈网络的相角之和为 2n PI 其中 n 为整数 要使振荡电路输出确定频率的正弦信号 电路还应包含选频网络和稳幅电 路两部分 选频电路的作用使单一频率的信号满足振荡条件 稳幅电路能保证 电路的输出幅度是稳定不失真的 这两部分电路通常可以是反馈网络 或放大 电路的一部分 RC 正弦振荡电路也称为文氏桥振荡电路 它的主要特点是利用 RC 串并联 网络作为选频和反馈网络 如图 5 14 2 所示 U1 741 3 2 4 7 6 51 V1 12 V V2 12 V R1 10k Key A 50 C1 68nF R3 1k R4 100 R5 23 5k 0 1 2 3 0 4 R2 23 5k 6 C2 68nF 0 7 XSC1 A B Ext Trig 5 图 5 14 2 RC 串并联正弦振荡电路 由串并联网络的幅频特性 可知当信号频率为 fo 1 2 PI RC 时 选频网 络的相角为 0 度 传递系数稍大于 3 故实验中的放大电路采用同相比例电路 四 实验内容四 实验内容 1 按图 5 14 2 连线 注意电阻 1Rp R 需预先调好再接入 2 调节电位器 2Rp 使电路产生正弦振荡 用示波器观察输出波形 调节电位器 2Rp 在 19 处时 电路产生正弦振荡 且波形最大不失真 3 测量 RC 串并电路的幅频特性 测量 RC 穿并联电路的幅频特性的实验电路如下所示 用波特仪测得的幅频特性曲线为 fo 85 114Hz 由 AC 分析得到幅频特性与相频特性曲线如下 4 用频率计测上述电路输出波形的频率 若无频率计 可用李沙育图形法测定 UO 的频率 f0 并与计算植进行比较 由实验测得 U0 的频率为 80HZ 4 放大电路电压放大倍数 Auf的测定 1 用毫伏表先测出图 5 14 2 电路的输出电压 UO后 再测出运放同相输入端的 电压 UI值 根据下式计算 Auf UO UI 测量结果为 UO 8 165V UI 2 664V 所以 Auf UO UI 3 065 2 然后关断实验箱电源 保持 2RP不变 从 A 点处断开实验电路 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 UO等于原值 用毫伏表测出此时 UI的值 则 Auf UO UI 测量图如下所示 当信号发生器的输出信号频率为 85Hz 幅值为 4V 时 输出 Uo 8 423V 与 未接信号发生器前的电压值最接近 此时测得输出电压 Ui 2 828V Auf UO UI 2 97