《电容振荡》课件.pptVIP

*************************************电容桥式振荡器的频率计算RC时间常数桥路平衡条件放大器参数温度变化元件公差其他因素电容桥式振荡器的频率计算依赖于特定的桥路结构。对于通用的形式，振荡频率由桥路的平衡条件决定，通常表示为电路元件值的函数。以Wien电桥振荡器为例，其振荡频率为f=1/(2πRC)，其中R和C是Wien电桥中RC串并联组合的电阻和电容值。实际频率计算需要考虑元件公差、温度系数、寄生效应等因素。为了保证振荡频率的稳定性，通常选择温度系数低、精度高的元件。对于需要频率可调的应用，可以使用电位器替代固定电阻，或使用可变电容器。Wien电桥振荡器基本结构Wien电桥振荡器是最常用的电容桥式振荡器，由一个Wien电桥网络和一个放大器组成。Wien电桥包含一个RC串联电路和一个RC并联电路，这两个分支决定了振荡频率。振荡器还包含一个负反馈网络，通常由两个电阻组成，用于控制放大器增益和稳定振荡幅度。主要特点Wien电桥振荡器产生的正弦波具有极低的谐波失真，通常可以达到0.01%以下的失真度，使其成为高质量音频信号源的首选。其振荡频率范围广，从几Hz到几百kHz都可以实现。频率稳定性好，易于调节，适合需要可变频率的应用场合。Wien电桥振荡器由美国工程师WilliamR.Hewlett（惠普公司联合创始人）于1939年开发，并应用在惠普公司的第一个产品—HP200A音频振荡器中。这种振荡器因其简单性、稳定性和低失真特性，至今仍广泛应用于音频测试设备和信号发生器中。Wien电桥振荡器的工作原理Wien电桥网络RC串联和RC并联组合形成频率选择网络相位特性在振荡频率处网络相移为0°放大补偿放大器提供精确的增益(通常为3)幅度稳定使用非线性元件控制幅度Wien电桥振荡器的核心是Wien电桥网络，它在特定频率下提供0°相移。放大器提供180°相移，而放大器的反馈网络再提供180°相移，使总相移为360°（等效于0°），满足振荡条件。为了维持稳定的振荡，放大器的增益必须精确控制在3。传统设计使用灯泡、热敏电阻或二极管等非线性元件作为放大器反馈网络的一部分，以实现自动增益控制。现代设计可能使用更复杂的电子电路来实现精确的幅度控制。Wien电桥振荡器的频率计算频率(Hz)R=10kΩ频率(Hz)R=100kΩWien电桥振荡器的振荡频率由Wien网络中的RC元件决定，计算公式为：f=1/(2πRC)，其中R和C分别是Wien网络中RC串联和RC并联电路的电阻和电容值（假设两个R相等，两个C也相等）。频率调节通常采用两种方式：一是保持R固定而改变C（使用多档电容开关），主要用于宽频率范围的粗调；二是保持C固定而改变R（使用双联电位器同时调节两个电阻），用于细调。为了保持低失真度，RC元件应选用高精度、低温度系数的组件。相移振荡器基本原理相移振荡器基于RC网络产生所需的相移来满足振荡条件。典型设计使用三级RC高通或低通网络产生180°相移。电路构成通常由一个反相放大器（提供180°相移）和三级RC网络（提供额外的180°相移）组成，总相移为360°。信号特性产生的正弦波相对纯净，但失真度通常比Wien电桥振荡器高，频率稳定性也稍差。增益要求放大器需提供足够增益以补偿RC网络的衰减，对于三级RC网络，最小增益要求约为29倍。相移振荡器是一种简单的RC振荡器，使用RC网络产生所需的相移，而不是使用LC谐振电路。相比Wien电桥振荡器，相移振荡器电路更简单，但频率稳定性和信号纯度稍差。它主要用于需要简单低成本解决方案的低频应用。相移振荡器的工作原理RC网络相移每级RC网络产生一定的相移，三级RC网络总共产生180°相移。放大器相移反相放大器提供额外的180°相移，使总相移为360°。增益补偿放大器提供足够增益，补偿RC网络引起的信号衰减。振荡维持满足巴克豪森准则，振荡信号得以持续稳定输出。相移振荡器的工作基于相移网络在特定频率下提供精确相移的原理。当电路通电时，电路中的噪声信号经过RC网络和放大器形成闭环。只有当信号频率使RC网络产生恰好180°相移时，加上放大器的180°相移，才能形成正反馈，满足振荡条件。三级RC网络的衰减约为1/29，因此放大器增益必须大于29才能维持振荡。实际设计中，通常将增益设置略高于此值，以确保振荡的可靠启动。振荡建立后，由于放大器的非线性特性，振荡幅度将稳定在一个固定值。相移振荡器的频率计算对于使用三个相同RC单元（R和C值相同）的相移振荡器，其振荡频率可以通过以下公式计算：对于RC低通网