RC桥式正弦波振荡器

1、2. kecheng实验六RC桥式正弦波振荡器研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。3.掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。4. 进一步掌握用双踪示波器测相位差的方法。5. 掌握信号频率的几种常用测量方法。二、实验原理RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。图(a)RC桥式振荡器基本原理图1RC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。1. 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:匚VfZ2FVZiZ2R/jC11RR/-1jRCRRjC1jRC1

2、jRC1jRCRjC1jRCjRC21jRCjRCjRC12jRCRC2jRC3jRCjRC.1-令o，则上式为FRC由上式可得RC串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图3和图4所示）。farctg3图3幅频特性曲线由特性曲线图可知，当3=心时，正反馈系数达最大值为1/3,且反馈信号与输入信3=30=1/RC号同相位，即忙=0,满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率fo为1fo2RC当输入信号Vi的角频率低于30时，反馈信号的相位超前，相位差妒为正值；而当输入信号的角频率高于30时，反馈信号的相位滞后，相位差妒为负值。2、

3、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，其反馈量为最大，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.Rf,RfAvf=1+3,故2。为此，线路中设置电位器进行调节。RiRi为了输出波形不失真且起振容易，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。图5在二极管伏安特性曲线的

4、弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q2点,PN结的等效动态电阻为rd2%；而在QidiDQ2点,PN结的等效动态电阻为希些；显然，rd1>rd2;也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，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Rp调节负反馈量，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(取标称

5、值)？13. 计算f=5fo和f=fo时，Vf与Vi相位差F的值。54. 复习用示波器测量相位差的方法。5. 实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？6. 影响振荡频率fo的主要因素是什么？四、实验内容1.参照图1(b)建立仿真电路，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。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Rp,使电路起振且输出良好(尽可能取小的幅值，使输出失真较小)的正弦波，测取输出正弦波的电压有效值V。2. 测量振荡频率fo(1) 用示波器测取fo用示

6、波器内的光标测量功能读出T,计算获得fo。(2) 用函数信号发生器的频率计功能测量振荡频率fo振荡电路的输出电压与函数信号发生器的“计数器输入”端连接，按下函数信号发生5位LED显示器上显示被测信器的“外测频率”各相关控制键后，在函数信号发生器的号的频率f0o把R2为5.1kQ电阻换成20kQ电阻,调节Rw,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Rw,观察输出波形的稳幅情况。5.去掉其他元件，仅留RC串并联正反馈网络，测试此网络的选频特性。(1)测量牛和u的相位差用示波器测试相位差的方法参见实验三。注意若VF超前，则妒为正；VF滞后，则妒为负。将测试结果填入表1。表1fo(Hz)F(f=f0时),1j、F(f=一fo时)5F(f=5fo时)理论值测试值(2)测量反馈系数F函数信号发生器输出信号加到RC串并联正反馈网络的输入端u,改变输入信号频率,用父流星伏表测出Vi、Vf,由公式FY已计算F，结果记入表2Vi表2f(Hz)Vi(Hz)Vf(Hz)|F(实际测量)F|(理论估算)f=fo时f=1fo时5f=5fo时五、实验总结1.总结RC桥式振荡电路的振荡条