RC桥式 正弦波振荡器.doc

一、实验目的
、并联网络的选频特性。
。
。
。
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电路
R
10kΩ
100kΩ
RP

R1
vo
R2
-
+

R
10kΩ
C
C
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。
。
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:
令,则上式为
-
-
+
图2
+
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)。


ω
φF
-90°
90°
图4 相频特性曲线
图3 幅频特性曲线
ω0
1/3
ω
ω0






由特性曲线图可知,当ω=ω0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φF=0,满足振荡条件中的相位平衡条件,此时电路产生谐振ω=ω0=1/RC为振荡电路的输出正弦波的角频率,即谐振频率fo为
当输入信号的角频率低于ω0时,反馈信号的相位超前,相位差φF为正值;而当输入信号的角频率高于ω0时,反馈信号的相位滞后,相位差φF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,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=1+,故2。为此,线路中设置电位器进行调节。
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。
iD
vD
ID2
ID1
VD1
VD2
Q1
Q2
图5
在二极管伏安特性曲线的弯曲部分,具有非线性特性。从图中可以看出,在Q点,PN结的等效动态电阻为;而在Q点,PN结的等效动态电阻为;显然,>;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****要求
,理解实验电路的工作原理。
2. 要求fo=1600Hz且取R=10kΩ,计算电容C取多大值(取标称值)?
=5 fo和f =fo时,vf与vi相位差的值。
。
5. 实验中