RC桥式正弦波振荡器.docVIP

实验 RC桥式正弦波振荡器 实验目的 1研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。 2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掌握用双踪示波器测相位差的方法。掌握测方法。二、实验原理 RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。 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。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： 令，则上式为 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）。 由特性曲线图可，当ω＝ω0时，正反馈系数达最大值为1/3，反馈信号与输入信号同相位φF＝ω＝ω0＝RC为振荡电路的输出正弦波的角频率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。 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。 预习要求1．复习运放组成的正弦波振荡器的基础知识，理解实验电路原理。求f＝1600Hz且取R＝10kΩ计算电容取多大值（取标称值）？3．计算f =5和f =时，vf与vi相位差的值。f0的主要因素是什么？ 四、实验内容 1参照图1，用示波器观察输出波形。2．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，使输出良好（尽可能取小的幅值，使失真较小）的正弦波，测取正弦波有效值V。 3fo （1）用示波器测取ffo。 （2）用函数信号发生器频率计测频率f0函数信号发生器函数信号发生器频率函数信号发生器f0。 4．把R为5.1kΩ电阻换成20kΩ电阻, 调，观察稳幅效果；去掉两个二极管，接回5.1kΩ电阻，再细调电位器，输出波形的稳幅情况。 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。υF和υi的相位差用示波器测试相位差的方法参见实验注意若vF超前，则φF为正；vF滞后，则φF为负。将测试结果填入表。 f0 （Hz） （f=f0时 （f=f0时 （f=5f0时 理论值 测试值 RC串并联正反馈网络υi，计算，结果记入表2 表2 f （Hz） Vi（Hz） VF（Hz） （实际测量） （理论估算） f=f0时 f=f0时 f=5f0时 五、实验总结 1．总结RC桥式振荡电路的振荡条件。 2．整理三种测试频率的方法。自拟表格记录测量测频的实验数据，比较测试结果υF和υi的 3 iD vD ID2 ID1 VD1 VD2 Q1 Q2 图5 ω ω0 图3 幅频特性曲线 1/3 ω φF 90( -90( 图4 相频特性曲线 图2 ω0 + + - - C C － ＋ R2 vo R 10kΩ R1 5.1kΩ RP 100kΩ R 10kΩ 图(a) RC桥式振荡器 5.1kΩ