实验十一 集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器

1、实验十一 集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器一、 实验目的1、 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；2、 了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理。二、 实验原理1、 产生自激振荡的条件：（1） 振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即VF = Vi 或 |AF| = 1（2） 相位平衡条件：反馈信号与输入信号同相位，其相位差应为： = A + F = ±2n （n = 0、1、2）2、 RC串-并联网络的选频特性：RC串-并联网络如图2(a)所示，其电压传输系数为：当R1= R2= R， C1= C2= C时，则上式为： 若令上式虚部为零,即得

2、到谐振频率fo为： 当f= fo时，传输系数最大，相移为0；幅频特性相频特性如图2（b）（c）3、 自动稳幅：由运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器原理图如图3所示，负反馈系数为：，在深度负反馈情况下：。因此，改变RF或者R1就可以改变放大器的电压增益。三、实验仪器1、 示波器 1台2、函数信号发生器 1台3、直流稳压电源 1台4、数字万用表 1台5、多功能电路实验箱 1台6、交流毫伏表 1台四、实验内容1、电路分析及参数计算：分析图6电路中，运算放大器和RF1，RF2及Rw构成同相放大器，调整Rw即可调整放大器的增益；RC串并联网络构成选频网络；选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运

3、算放大器的同相端，构成正反馈，D1,D2为稳伏二极管。在不接稳伏二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为：F(+)=VF(+)/Vo=R2/3（R2+R3）而反馈系数为：F(-)=Rw(RF1+RF2+Rw)（1） 为保证电路能稳定振荡，则要求：F(+)=F(-),由此，根据电路参数，计算Rw的理论值； Rw=0.607 Vp-p=20.5V（2） 同相放大器的电压增益AVF= 33.11 ；（3） 电路的振荡频率fo= 1.6076KHz ；2、振荡器参数测试：（1）按图6搭接电路，（CD1,CD2不接，K拨向1）经检查无误后，接通+12V电源；（2）调节Rw，用示波器观察输出波形，在输出为最佳

4、正弦波，测量输出电压Vp-p；（3）测量Rw值；（4）用李萨茹波形测量振荡频率；李萨茹波形测量信号频率方法：将示波器CH1接振荡器输出，CH2接信号发生器正弦波输出，令示波器工作在“外扫描X-Y”方式；当调节信号发生器频率时，若信号发生器频率与振荡器频率相同时，示波器将出现一椭圆；通过此方法可测量未知信号频率。3、振幅平衡条件的验证：在振荡器电路中，调节Rw，使输出波形为正弦波时，保持Rw不变，将开关K拨向2位置，则，即输入正弦信号（频率为振荡频率，峰-峰值Vip-p=100mV）则电路变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节R

5、w，使输出波形略微失真，再将开关拨向位置2，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节Rw，使输出波形停振，再将开关拨向2位置，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；表1：振幅平衡条件验证：工作状态测量值测量计算值Virms(mV)Vo(V)VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VOAF(+)良好正弦波1003.4021.13300.1011134.020.02971.0104略微失真1003.4681.15070.1028534.680.02971.0300停振1003.2841.

6、08860.0973132.840.02960.9721良好正弦波时理论值1003.3111.10370.1003433.110.03031.00344.观察自动振幅电路作用：在图6基础上，接入稳伏二极管D1,D2，调节点位置Rw，观察输出波形的变化情况。测量输出正弦波电压Vp-p的变化范围。五、预习要求：1、复习RC桥式振荡器的工作原理，并按实验内容1要求，进行参数的理论计算；2、熟悉验证振幅平衡条件的实验方法。六、实验报告要求：1、画出实验电路，标明元件参数；2、列表整理实验数据，计算验证结果，并与理论值进行比较，分析误差原因；3、说明自动稳伏原理。七数据处理实验内容二：Vp-p=20.5V Rw=0.6142 fo=1.6080KHz实验内容四：输出正弦波电压Vp-p的变化范围八误差分析A的误差：（）/33.11=2.7%F（+）的误差：（）/0.0303=-1.98%AF（+）的误差：（）/1.0034=0.70%误差来源：（1）电阻不精确，电容容值不精确，造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不好；（2）运放不是理想运放。九实验总结 本次实验，学习了由运放组成的RC文氏电桥振荡器电路，了解了如何用李萨如图形法来