RC正弦波振荡电路-报告

1、电子线路ED停艮告专业电气工程及其自动化学生姓名xxx x学号xxxxxx题目RC正弦波振荡电路指导教师x2016年x月x日、任务与要求了解用集成运算放大器构成简单的正弦波的方法，掌握RC桥式正弦波振荡器的设计、仿真与调试方法。理解RC正弦波振荡电路的工作原理，利用Multisim软件创建RC桥式正弦振荡电路图，仿真分析其起振条件，稳幅特性。掌握 Multisim软件中常用元器件的选取和参数 设置，常用电子仪表的使用及电路调试的基本方法。设计一个 RC桥式振荡电路。 其正弦波输出为： 振荡频率：500Hz振荡频率测量值与理论值的相对误差电源电压变化时，振幅基本稳定振荡波形对称，无明显非线性失真

2、、电路原理分析1、RC桥式振荡电路由 RC串并联选频网络和同相放大电路组成，如图 1所示。图中RC 选频网络形成正反馈电路，并由它决定振荡频率，和形成负反馈回路，由它决定起振的幅值 条件和调节波形的失真程度与稳幅控制。fo 二-1在满足R1 二0=R，C1 =C2 =C的条件下，该电路的振荡频率：° 2nRC ()起振幅值条件RaRb一Ra,36Rb .2或Ra()式中Rb =R4 *R31rd, rd为二极管的正向动态电阻。2、参数确定与元件选择一般说来，设计振荡电路就是要产生满足设计要求的振荡波形。因此振荡条件是设计振 荡电路的主要依据。设计如图1所示振荡电路，需要确定和选择的元

3、件如下：(1)确定R、C值根据设计所要求的振荡频率fo ,由式()先确定 RC之积，即R和输出电阻Ro的影为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻响，应使R满足下列关系式：Ri L RRo般R约为几百千欧以上(如LM741型Ri -0.3M ° ), Ro而仅为几百欧以下，初步选定R之后，由式（）算出电容 C值，然后，再复算 R取值是否能满足振荡频率的要求。若考虑 到电容C的标称档次较少，也可以先选电容C,再算电阻Ro确定Ra和R电阻Ra和R应由起振的幅值条件来确定。由式可知，Rb"Ra,通常取Rb =（2.1U 2.5 Ra ,这样既能保证起振，也不致产生

4、严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即：R=RaLRb于是可导出：法至R12.1 2.5）（）（3）确定稳幅电路及元件值常用的稳幅方法，是利用 Afi随输出电压振幅上升而下降（负反馈加强）的自动调节作用实现稳幅。为此Ra可选用正温度系数的电阻 （如鸨丝灯泡），或Rb选用负温度系数的电阻 （如 热敏）。图1中，稳幅电路由两只反向并联的二极管Dl、D2和电阻R3并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极 管两端并联小电阻 R3 ,这是一种最简单易行的稳幅电路。在选取稳幅元件时，应注意以下几点

5、：（a）稳幅二极管D1、D2宜选用特性一致的硅管。（b）并联电阻R3的取值不能过大（过大对削弱波形失真不利），也不能过小（过小稳幅效果差），实践证明，取R3 5时，效果最佳，通常R3取（315卜。即可。当R3选定之后，R4的值可由下式求得：R'Rb - RLrdRbT（4）选择集成运算放大器振荡电路中使用的集成运算放大器，除要求输入电阻高、输出电阻低外，最主要的是运算放大器的增益一一带宽积 G BW应满足如下条件，即G BW 3fo若设计要求的振荡频率 fo较低，则可选用任何型号的运算放大器（如通用型）（5）选择阻容元件选择阻容元件时，应注意选用稳定性较好的电阻和电容（特别是串并联回路

6、的R、C）,否则将影响频率的稳定性。此外，还应对RC串并联网络的元件进行选配，使电路中的电阻、电容分别相等。三、仿真与结果分析3.1仿真电路的创建R35.1 kn1N4001D21IN4D01Ra10kQR11QkD3图1 RC桥式正弦振荡电路图RC串并联电路构成正负反馈支路，同时兼做选频网络，R3, R4及二极管元件构成负反馈和稳幅环节。滑动变阻器R4,可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件并改善波形。利用俩个反向并联二极管正向电阻的非线性特性来实现稳幅。R1 =R2 =10 jC1 =C2 =33nF,11f09 = 500HZ电路振荡频率：2二RC 2 3.14 10 33 103.2

7、仿真步骤与结果分析2,几乎与X轴平行，没有波形输出。刚开始运行电路时，输出波形如图经过不久，移动滑动变阻器，波形开始产生振荡，幅度逐渐增大，达到一个最大值，保 持幅度以正弦出。如图 3,图4。图3 一段时间后的波形7图4稳定波形实验结果：VA1 =14.540v, VA2 =14.540Vo 得振幅为 14.540V。振荡频率：500Hz振荡频率测量值与理论值的相对误差< ±5%振荡波形对称，无明显非线性失真3.2.1 起振过程分析根据起振条件| AF卜1 ,负反馈系数Fmax =1/3,只要负反馈放大器的放大倍数A大于3,就可产生正弦波振荡。运行并双击示波器图标XSC1 ,可

8、以看出电路慢慢地振荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。由于在R4支路中增加反并联二极管，利用二极管电流增大动态电阻减下的特性构成稳幅环节，从而得到稳定的正弦波输出，起振和稳幅过程如图5。图5起振和稳幅过程负反馈电路中有两个二极管, 它们的作用是稳定输出信号的幅度。也可以采用其他的非线形元件来自动调节反馈的强度, 以稳定振幅。四、心得体会在这次电子线路的课程设计中我设计了一个RC 正弦振荡电路。使用的是Multisim 仿真软件，该软件功能强大，使用便捷，在运用中逐渐掌握了 Multisim 基本使用方法。在仿真电路图完成之后，我不断调试元件参数，最终确定了比较合理的元件参数。在仿真的波形调试过程中一定要有耐心和细心，波形振荡需要一定时间，不能认为开始是直线就不会产生正弦波。而波形产生了也不一定是正弦波，可能会有一定幅度失真，需要通过调整