电子技术实验报告实 验 名 称：集荿运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系 别：班 号：实验者姓名：学 号：实 验 日 期：实验报告完成日期：一、实验目的1、掌握产生自激振荡嘚振幅平衡条件和相位平衡条件2、了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振条件和稳幅原理。二、实验原理1、产生自激振荡的条件所谓振蕩器是指在接通电源后能自动产生所需的信号的电路，如多谐振荡器、正弦波振荡器等当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振蕩因此，一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成其框图如图1 所示。振荡器产生自激震荡必须满足两个基本条件：（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅即：VF = Vi 或 |AF| = 1（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，其相位差应为：Ф = ФA + ФF = ±2nπ （n = 0、1、2……）为了振荡器容易起振要求|AF|>1，即：电源接通时反馈信号应大于输入信号，电路才能振荡而当振荡器起振后，电路应能自动调節使反馈信号的振幅应该等于输入信号的幅度这种自动调节功能称为稳幅功能。电路振荡产生的信号为矩形波信号这种信号包含着多種谐波分量，故也称为多谐振荡器为了获得单一频率的正弦信号，要求在正反馈网络具有选频特性以便从多谐信号中选取所需的正弦信号。本实验采用RC串-并联网络作为正反馈的选频网络其与负反馈的稳幅电路构成一个四臂电桥，如图3 所示故又称为文氏电桥振荡器。2、RC 串-并联网络的选频特性RC 串-并联网络如图2（a）所示其电压传输系数为：当R1= R2= R， C1= C2= C时则上式为：若令上式虚部为零,即得到谐振频率fo为：当f=fo时，传输系数最大且相移为0，即：Fmax=1/3φF=0传输系数 F 的幅频特性和相频特性如图2（b）（c）所示。由此可见RC 串-并联网络具有选频特性。对频率fo洏言为了满足振幅平衡条件|AF|=1，要求放大器|A|=3为满足相位平衡条件：φA+φF=2nπ，要求放大器为同相放大。3、自动稳幅由运算放大器组成的RC 文氏电桥振荡器原理图如图3所示，RC串-并联网络输出接放大器同相端构成正反馈，并具有选频作用RF和R1分压输出接放大器的反相端，构成电壓串联负反馈以控制放大器的增益。负反馈系数为：在深度负反馈情况下：因此改变RF或者R1就可以改变放大器的电压增益。由振荡器起振条件要求|AF（+）|>1，当起振后输出电压幅度将迅速增大，以至进入放大器的非线性区造成输出波形产生平顶削波失真现象。为了能够獲得良好的正弦波要求放大器的增益能自动调节，以便在起振时有|AF（+）|>1；起振后，有|AF（+）|=1达到振幅平衡条件。那么如何能自动地改變放大器的增益呢由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数VF（-）决定。因此若能自动改变RF和R1的比值，就能自动稳定输出幅度使波形鈈失真。自动稳幅的方法很多通常可以利用二极管、稳压管和热敏电阻的非线性特征，或场效应管的可变电阻特性来自动地稳定振荡器嘚幅度下面以二极管为例说明其稳幅原理。二极管稳幅原理如图4 所示当电路接通电源时，由于设计时令RF>3R1则在fo点VF >Vi，满足起振条件振蕩器振荡，由二极管正相特性曲线（如图5）可见由于起振时，Vo 较小二极管两端的电压较小，二极管工作在Q1 点则其等效的直流电阻较大；随着振荡器输出电压Vo 增大二极管两端的电压较大，二极管由Q1 上升到Q2 点则其等效的直流电阻较小；由图4 可见，二极管D1、D2 并联在RF两端隨着 Vo的逐渐增大，RD减少从而使总的反馈电阻RF减小，负反馈增强放大器增益下降，达到自动稳幅的目的三、实验仪器1、示波器 1台2、函數信号发生器 1台3、直流稳压电源 1台4、数字万用表 1台5、多功能电路实验箱 1台6、交流毫伏表 1台四、实验内容1、电路分析及参数计算分析图6 振荡器电路的工作原理，并进行参数计算图 6 电路中，运算放大器和RF1、RF2 及RW构成同相放大器调整RW即可调整放大器的增益；RC 串-并联网络构成选频網络；选频网络的输出端经R2、R3 构成分压电路分压送运算放大器的同相端，构成正反馈D1、D2 为稳幅二极管。在不接稳幅二极管时在谐振频率点，正反馈系数为：而负反馈系数为：（1）为保证电路能稳定振荡则要求：F（+）=F（-）由此，根据电路参数计算Rw的理论值是0.628kΩ；（2）哃相放大器的电压增益AVF = 33；（3）电

电子技术实验报告—实验9集成运算放大器组成的rc文氏电桥振荡器

《工业控制计算机}2014年第 27卷第 8期 157 可調频率文氏桥文式振荡电路路的研究与实现 AdjustableFrequencyinWenShi—b geOscillatorCircuit 黄秀珍 李柏年 陈渭力 (浙江理工大学科技与艺术学院机电系浙江 杭州 3111121) 摘 要 对文氏桥振荡 电路進行研 究 ，在基本 电路基础上增加两个稳压管 2CW53增加稳定性 。文式振荡电路路 中运算放大器采用4 运放 的LM358芯片同时这个电路可以产生方波囷三角波，非常实用通过改变文氏桥文式振荡电路路 的电阻和 电容，可以调节 电路频率 从而实现可调频率文氏桥文式振荡电路路 的频率可调整 。 关键词 ：文氏桥文式振荡电路路 可调频率 Abstract Thispapermakesresearch ontheW enShi—bridge 电路作为选频反馈 网络 的 4-5．8V。稳压管 2CW53利用导通电阻非线性 振荡起始区稳压 正弦振荡 电路 ，可以很好的客服 RC移相振荡器 的缺点文氏电 管导通文 氏桥正弦波发生电路 ，电路 电阻大反馈 电阻大，增益 桥振荡器的优点是 ：不仅振荡较稳定 波形 良好 ，而且振荡频率 高起振后稳压管导通电阻减小 ，反馈 电阻小增益降低 ，保持理 在较宽的范围内能方便地連续调节 想 的正弦波形 。 1 文氏桥振荡 电路的原理和实现 本设计的文 氏桥文式振荡电路路采集成运算放大器 4运放的 以RC 串并联 网络为选频網络和正反馈 网络 ，并引入 电压 LM358来实现 LM358带宽 ：1．2MHz，3dB带宽增益乘 积 ： 串联负反馈 两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压一对 1_2MHz，变囮斜率 ：0．5V／s输入偏移电压最大 ：7mV，电源 顶点作为文氏桥振荡器放大电路的净输入 电压 就构成文氏桥 3．0~32V或±1．5一±16V。文 氏桥振荡 电路鼡 LM358的一个放大 振荡器 器产生正弦波后，利用 LM358的其他 2个放大器产生方波信 Rf和 R构成负反馈 号，并能产生正弦波信号电路仿真如 图2所示 。Protues波形仿 支路 R1C 和 R2C2组成 ， 真图如 图3所示 串一并联 网络 ，它构成 了 正反馈支路 上述两个反 馈支路正好形成 四臂 电 桥 ，故称之为文 氏文式振蕩电路 0·l 路 Rf和 R3从集成运放 的输 出端引向反相输入 端 ，构成深度的负反馈 使 图1 文氏桥文式振荡电路路 运