rc正弦波振荡器rc正波振荡器.doc

电子电路设计实践 设计题目： RC正弦波振荡器 系别： 电气工程学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 时间： 2013年3月24日 绥化学院电气工程学院 一、设计目的 RC正弦波振荡器 二、设计原理 正弦振荡电路一般包括两部分，放大电路A和反馈网络F，如图1所示。 图1 正弦振荡电路原理框图 由于振荡电路不需要外界输入信号，因此，通过反馈网络输出的反馈信号Xf就是基本放大电路的输入信号Xid。该信号经基本放大电路放大后，输出为Xo，若能使Xf与Xid大小相等，极性相同，构成正反馈电路，那么这个电路就能维持稳定的输出。因而，Xf=Xid可引出正弦振荡条件。由方框图1可知： 而Xf=FXo 当Xf=Xid时，则有： AF=1 上述条件可写成|AF|=1，称幅值平衡条件。 即放大倍数A与反馈系数F乘积的模为1，表明振荡电路已达到稳幅振荡，但若要求电路能够自行振荡，开始时必须满足|AF|1的起振条件。 由Xf与Xid极性相同，可得： 称相位平衡条件 即放大电路的相角和反馈网络的相角之和为,其中n为整数。 要使振荡电路输出确定频率的正弦信号，电路还应包含选频网络和稳幅电路两部分。选频电路的作用使单一频率的信号满足振荡条件，稳幅电路能保证电路的输出幅度是稳定不失真的，这两部分电路通常可以是反馈网络，或放大电路的一部分。 RC正弦振荡电路也称为文氏桥振荡电路。它的主要特点是利用RC串并联网络作为选频和反馈网络。如图2所示 （a）电路图 （b）串并联网络频率特性 图2 RC串并联正弦振荡电路 由串并联网络的幅频特性，可知当信号频率为时，选频网络的相角为0度，传递系数为1/3。所以，要满足正弦振荡条件，要求放大电路的相角为0度，传递系数稍大于3。故实验中的放大电路采用同相比例电路。 三、设计内容 1、按图2连线，注意电阻1Rp=R，需预先调好再接入。 2、调节电位器2Rp，使电路产生正弦振荡，用示波器观察输出波形。 3、测量RC串并联电路的幅频特性。 思考： （1）若元件完好，接线正确，电源电压正常，而Uo=0，原因何在？应如何解决？ （2）若有输出但有明显失真，应如何解决？ 4、改变串并联电路的参数，调节2Rp，并使电路产生正弦振荡。用示波器观察其输出波形，然后测出振荡频率。 注意：改变参数前，必须先关断电源开关，检查无误后再接通电源。测f0之前，应适当调节2Rp，用示波器观察，使Uo无明显失真后，再测定频率。 5、放大电路电压放大倍数Auf的测定 （1）用毫伏表先测出图2电路的输出电压Uo后，再测量出运放同向输入端的电压Ui值，根据下式计算 （2）然后关断实验箱电源，保持2Rp不变，从“A”点处断开实验电路，把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的产生频率）接至运放的同向输入端，调节Ui使Uo等于原值，则： （3）比较上述放大倍数有何误差，并进行分析。 3、测量RC串并联电路的幅频特性 断开RC串并联电路与同向比例电路的连接，测量RC串并联电路的幅频特性的电路图如下所示： 实验中，用交流毫伏表测出输出电压值Uo如下表所示： f (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Uo(V) 0.114 0.204 0.260 0.297 0.320 0.342 0.350 0.350 0.352 0.352 f (Hz) 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Uo(V) 0.349 0.340 0.331 0.319 0.310 0.299 0.285 0.272 0.262 0.257 f (Hz) 310 320 330 340 350 360 370 400 500 600 Uo(V) 0.251 0.247 0.241 0.238 0.235 0.233 0.228 0.213 0.181 0.157 由上表观察可知：中心频率 上限截止频率 下限截止频率 理论计算可得：中心频率 误差计算：实验误差-----中心频率 仿真误差-----中心频率 思考： （1）若元件完好，接线正确，电源电压正常，而Uo=0，原因何在？应如何解决？ 电路不满足|AF|1的起振条件，所以电路没有产生正弦振荡，所以没有电压输出，即Uo=0。应该调节2Rp，增大2Rp的接入系数，使电路满足|AF|