厦门大学电子技术实验九集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器

1、实验报告实 验 名 称：实验九 集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别： 班号： 实验组别： 实 验 者 姓 名： 学 号： 实 验 日 期：实验报告完成日期： 指导教师意见：目录二、实验原理3三、实验仪器5四、实验内容及数据51、电路分析及参数计算52、振荡器参数测试73、振幅平衡条件的验证84、观察自动稳幅电路作用9五、 误差分析10六、 实验总结11一、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：当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大器和正反馈

2、网络组成。其框图如图1所示。振荡器产生自激振荡必须满足两个基本条件：（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：（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,即得到谐振频率fo为：当f = fo时，传输系数最大，相移为0，即：Fmax=1/3，传输系数F的幅频特性相频特性如图2(b)(c)所示。由此可见，RC串并联网络具有选频特性。对频率fo而言，为

3、了满足政府平衡条件| AF | = 1，要求放大器| A | = 3。为满足相位平衡条件：，要求放大器为同相放大。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。由振荡器起振条件，要求| AF(+)| 1，当起振后，输出电压幅度将迅速增大，以至进入放大器的非线性区，造成输出波形产生平顶削波失真现象。为了能够获得良好的正弦波，要求放大器的增益能自动调节，以便在起振时，有| AF(+)| 1；起振后，有| AF(+)| = 1，达到振幅平衡条件。由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数VF(-)决

4、定。因此，若能自动改变RF和R1的比值，就能自动稳定输出幅度，使波形不失真。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、实验内容及数据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：而负反馈系数为：（1） 为保证电路能稳定振荡，则要求：F(+)=F(-

5、),由此，根据电路参数，计算Rw的理论值； Rw=0.628k （2）同相放大器的电压增益AVF= 33 ；（3）电路的振荡频率fo= 1.6076KHz ；仿真电路图：2、振荡器参数测试：（1）按图6搭接电路，（D1、D2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，在输出为最佳正弦波，测量输出电压Vp-p。 Vp-p=20.2 V（3）测量Rw值； Rw=0.6004 k示波器图形：（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

6、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。f = 1.6195180kHz示波器图形：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Rw，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

7、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Vip-p(mV)Vo(V)VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波1001.21010.39900.035934.23 0.02967 1.0155 略微失真1001.21480.40070.036034.360.029631.0181 停振1001.20780.39840.035934.160.029721.0154 良好正弦波时理论值1001.16670.38890.035433.000.030301.00 仿真电路图：良好正弦波仿真波形：4、观察自动稳幅电路作用：在图6基础上，接入稳幅二极管D1、D2，调节电位器Rw，观察输出波形的变化情况，测量出输出正弦波电压Vop-p的变化范围。（Vop-p）max=20.1 V（Vop-p）min=2.23 V5、 误差分析误差来源分析：（1） 电阻或电容不精确，造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不好；（2）