实验六RC桥式正弦波振荡器

1、实验六 RC桥式正弦波振荡器一、实验目的1. 研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。2. 研究负反馈网络中稳幅环右的稳幅功能。3. 掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。二、实验原理RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。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。I. RC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:匕 Z, + Z2rh1 + jo)RCR + + R/J jcoC jcoC1 R

2、 + jcoC 1 + jcoRCcoR_1 + jcoRC _jcoRC由特性曲线图可知，当3 = 3。时，正反馈系数达最大值为1/3,且反馈信号与输入信 号同相位，即阿=0,满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振o=s=l/RC 为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率.兀为f =!°2 兀RC当输入信号匕的角频率低于qo时，反馈信号的相位超前，相位差刖为正值：而当输 入信号的角频率髙于D）时，反馈信号的相位滞后，相位差舛为负值。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，英反馈量为最大，是三分 之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反

3、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RRAvt = 1+_>3,故丄为此，线路中设置电位器进行调节。&R为了输岀波形不失貞且尼振容易，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。从图中可以看岀，在Q?点,PN结的等效动态电阻为、=叫din Q1而在Q|点PN结的等效动态电阻

4、为口显然,rrfI>rrf2：也就是说，当振荡器的输出电压幅度增Voi图5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。通过心调负反馈量，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。2. 要求f°= 1600Hz且取R= 10kQ,计算电容C取多大值？3. 实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？4. 影响振荡频率f,的主要因素是什么？四、实验内容1. 参照图建立仿真电

5、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/?p,使 电路起振且输岀良好（尽可能取小的幅值，使输出失真较小）的正弦波，测取输岀正弦波 的电压有效值人。3. 测量振荡频率九（1）用示波器测取人用示波器内的光标测疑功能读出T,汁算获得天,。4. 把心为5lkQ电阻换成20kQ电阻，调节Rv，观察稳幅效果；去掉两个二极管， 接回5.1kQ电阻，再细调电位器Z?v,观察输出波形的稳幅情况。五、实验总结1.总结RC桥式振荡电路的振荡条件。2根据改变负反馈电阻心对输出波形的影响，说明负反馈在RC振荡电路中的作用。1 + j®RC * R (1 + jcoRC)2 + jcoRCjcoC 1 + jcoRC=j®RC=1 + 2jcoRC-(a)RC)2 +jcoRC 3