RC正弦波振荡电路的设计

1、RC正弦波振荡电路的设计【摘要】论文对RC文氏电桥正弦振荡器进行 了设计，该电桥电路振荡频率fO=1OOO HZ输出电压U0=4V （峰值）,波形失真系数。通过设计电路及选 取各元件参数，输出电压均符号指标要求。【关键词】RC正弦波振荡电路 文氏电桥电路二 极管稳幅？才?，这些信号是各种电器设备要正常工作， 常常需要各种小波形 信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形 波、三角波和锯齿波等。在电器设备中 由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一 种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定 频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又 称振荡器或波形发生器。 通过与波形变换电路

2、相结合， 它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波 形，能满足现代测量通信、自动控制和热加工、音视 频设备及数字系统等对各种信号源的需求。RC正弦波振荡电路因其选频网络由 R、C元件组成而得名。根据选频网络的结构和连接方式的不同， 又可分为文氏电桥振荡器、移相式振荡器和双 T 式振 荡器。RC振荡电路的工作频率较低，一般为 1HZ1MHZ,常米用外稳幅电路，用于低频电子设备中。RC文氏电桥振荡器具有电路简单、易起振和振荡频率易 调节等特点，为大多数低频振荡电路所米用。本文设 计一个振荡频率fO=1OOOHZ的文氏电桥正弦振荡器， 输出电压U0=4V（峰值），波形失真系数Kf=0.1% -

3、0.2%。 通过设计电路及选取各元件参数，输出电压均符号指 标要求。1、主电路选择 根据输出指标的要求，本设计选择二极管外稳幅 的文氏电桥电路。该电路利用二极管的非线性自动调 节负反馈的强弱来控制电压的恒定。 其中，二极管 VD1、 VD2组成外稳幅电路，振荡过程中 VD1、VD2将交替 导通和截止，总有一个处于正向导通状态的二极管与 R3并联，由于二极管正向电阻rd随ud增大而下降， 因此负反馈随振幅上升而增加，直到满足振幅平衡条 件为止。二极管稳幅电路简单又经济。图 1 二极管外稳幅的文氏电桥振荡器该电路的放大倍数为Au=1+RfR4式中，RF为等效 电阻；Rf=r/ R3+Rp 为二极管

4、VD1、VD2导通时的 动态电阻。振荡电路刚起振时，输出电压 U0 幅度较 小，Rd较大，Au较大，有利于起振。随着振荡的进行，输出电压 U0 幅度逐渐增大，导致二极管动态电 阻Rd逐渐减小，Au逐渐下降，输出电压U0幅度趋于 稳定，最终电路达到稳定振荡状态。2、电路参数选择2.1 选择 R、C为了使RC选频网络的特性不受集成运算放大器 的输入输出电阻的影响，在选择 R时，应满足以下条 件ri R r0式中，ri是集成运算放大器同相输 入电阻； r0 是集成运算放大器的输出电阻。查阅集 成运放手册，可以初选 R2=R1=15，则根据式f0=12 n RC可计算出电容值为C=12冗 f0R=12

5、X 3.14X 103X 15X 103=0.0106 F据此，可选取标称值为 C=0.01卩F的电容。将C=0.01卩F代入式f012n RC计算电阻R的准确值 R=15.9KD取标称值R=16KD的电阻即可。22 选择 R4、RF重的波形失真。 同时，a电阻R4和RF可根据RC文氏电桥振荡电路的振 幅起振条件：RF 2R3来确定，本设计取 RF=2.1R4这 样即能保证起振，又不会引起严 为了减小运算放大器输入失调及其漂移的影响，根据 平衡电阻概念，应使电阻 R4和RF尽量满足R2=R=R4 / RF的条件。联解 RF=2.1Rf和R=R4/ RF可得R4=3.12.1R=3.12. X

6、16KQ =23.6KQ可选取标称值为R4=24KQ的电阻，贝1RF的取值 为RF=2.1R4=2. X 24KQ =50.4KQ2.3二极管VD1、VD2的选择稳幅二极管的选择应特别注意两点：一是为了保 证电路的对称性，两个稳幅二极管的特性参数必须匹 配；二是为了提高电路的温度稳定性，应采用硅管 由于二极管VD1、VD2导通时的动态电阻 的值与有 关，二极管VD1、VD2的选择还要通过实验调整来确 定。2.4选择Rp和Rf实验表明， 二极管动态电阻 rd 与并联电阻阻值相 当时，稳幅特性和改善波形失真都有较好的效果。通 常Rf选几千欧姆，Rf选定后，Rp的值便可以初步确 定。因为RF=r7/

7、 Rf+Rp设 rdRf 贝U Rp=RF-rc7 RF RF-0.5Rf 取 Rf=6.8K Q，贝U Rp=50.4KD -3.4KQ =47KQ，选 WXWX-3型 47K Q多圈微调电位器。注意：Rp和Rf的最佳值，仍然要通过实验调整 来确定。2.5 选择集成运算放大器 选择集成运算放大器时，除希望输入电阻较高和 输出电阻较低外， 最主要的是要选择其增益宽积 （ 能 满足下面的关系式，即Aod BW 3f0在实际电路中，可选择运放 卩A741,它的上限 截止频率（即 -3dB 带宽） fH=10Hz ，开环差模电压放 大倍数Aod=2X 105, 可以满足设计需要。3、结束语 本文通过工程设计中常采用