【东南大学 模电实验】实验八 RC正弦波振荡器
实验 rc正弦波振荡器实验报告
实验rc正弦波振荡器实验报告
一、实验目的
1.掌握RC正弦波振荡器的设计方法
2.掌握RC正弦波振荡器的调试方法
二、实验仪器及器件
集成运算放大器μA741二极管电阻瓷片电容若干
三、实验原理
振荡电路有RC正弦波振荡电路、桥式振荡电路、移相式振荡电路和双T网络式振荡电
路等多种形式。
其中应用最广泛的是RC桥式振荡电路
1.电路分析
RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成
正反馈电路，决定振荡频率fo, R、R,形成负反馈回路，决定起振的幅值条件。
两个二极管起稳定作用(如波形)
该电路的振荡频率
(1)起振幅值条件
(2)式中R,=R +15k +3k，若加二极管，此时R, =R +15k +3k/rj
此时rg为二极管的正向动态电阻
2.电路参数确定
(1) 确定R、R,
电阻R和R,应由起振的幅值条件来确定，由式(2)可知R,≥2 R 通常取R,=(2.1-2.5) R，
这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。
(2) 确定稳幅电路
通常的稳幅方法是利用A,随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实现稳幅。
图中稳幅
电路由两只正反向并联的二极管D、D2和3kQ
电阻并联组成，利用二极管正向动态电
阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端
并联小电阻Rz。
实验证明，取R_≈rj时，效果最佳。
四、实验内容
1.根据图形连接好电路，填写如下表格
五、思考题及实验心得:
在RC桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数?
若输出波形失真应如何调整?。
东南大学模电实验八 RC正弦波振荡器
实验八 RC 正弦波振荡器实验目的：1、熟悉仿真软件Multisim 的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法。
2、熟悉PocketLab 硬件实验平台，掌握基本功能的使用方法；3、掌握RC 正弦波振荡器的设计与分析方法；4、掌握RC 正弦波振荡器的安装与调试方法。
实验预习：1、在图8-1所示的RC 相移振荡电路中，请计算振荡器的振荡频率和振幅起振条件，并将振荡频率填入表格8-1。
图8-1. RC 相移振荡电路解：Ω>⇒>=≈=≈=M R RR Hz f s rad RCoscosc osc 29.02975.64992/48.408261f fπωω2、根据图8-2，采用OP37运算放大器和现有元器件值，设计文氏电桥振荡器。
要求振荡频率为800Hz 。
图8-2. 文氏电桥振荡电路解：4111 1.99102R C fπ-==⨯3422R R R +>3、复习Multisim 中示波器和频谱分析仪的使用方法。
4、复习开环方法，思考如何在Multisim 中完成开环验证电路。
实验内容：一、仿真实验1、在Multisim 中搭试图8-1RC 相移振荡电路的开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件与振幅条件，并将电路截图为图8-3。
仿真设置：Simulate--Analyses--AC analysis …将开环仿真获得的幅频和相频图截图为8-4。
并以此获知电路的振荡频率为 649.7916Hz 。
图8-3. RC相移振荡电路开环仿真图2、在Multisim中搭建图8-1所示电路，并进行瞬态仿真，用示波器查看瞬态波形；用频谱分析仪查看输出信号的频谱。
仿真设置：Simulate--Run……注意观察振荡器的起振过程。
读出示波器上瞬态波形的周期和分析频谱分析仪上输出信号频谱，获得振荡器的仿真振荡频率，填入表8-1。
瞬态波形：频谱：3、如果需要将图8-1电路的振荡频率减小10倍或增加10倍，请重新设计电路参数，并将改动的参数列表8-2。
实验八 RC桥式正弦波振荡器
按表8 改变电阻R 和电容C 按表 8-1 改变电阻 R 和电容 C ， 用示波器观察是否有 振荡波形，然后再次微调R 振荡波形 ， 然后再次微调 Rf， 使输出端波形大而失真 用频率计测出振荡器的频率， 填入表8 小 。 用频率计测出振荡器的频率 ， 填入表 8-1 中 ， 并 与表中的理论比较。 与表中的理论比较。 表８-１
3．调节电压串联负反馈放大器的放大倍数 仍断开RC选频网络 加电源V 仍断开RC选频网络，加电源VCC，调整两级放大电 RC选频网络， 路的静态工作点，使两个三极管均处于放大状态， 路的静态工作点，使两个三极管均处于放大状态，在 放大器的输入端加上适当大小的交流信号V 放大器的输入端加上适当大小的交流信号 Vi （ 小于 频率约为1 调节负反馈电阻R 1V ） ， 频率约为 1KHZ ， 调节负反馈电阻 Rf ， 使放大倍 稍大于3 示波器监视输出波形不产生失真。 数AV稍大于3。示波器监视输出波形不产生失真。 4．测量振荡频率 放大器调整后，去掉信号源，接上RC选频网络， RC选频网络 放大器调整后，去掉信号源，接上RC选频网络，用 示波器观察是否有振荡波形，然后微调R 示波器观察是否有振荡波形 ， 然后微调 Rf ， 使输出端 波形大而失真小。用频率计测出振荡器的频率 频率， 波形大而失真小。用频率计测出振荡器的频率，填入 并与表中的理论比较。 表8-1中，并与表中的理论比较。
实验八
一、实验目的
RC桥式正弦波振荡器 RC桥式正弦波振荡器
1．学会测量频率和测试振器； ．学会测量频率和测试振器； 2．验证RC桥式振荡器的起振条件 。 ．验证 桥式振荡器的起振条件
二、实验仪器设备
函数信号发生器； 1．双踪示波器； 双踪示波器； 2．函数信号发生器； 交流毫伏表； 3．交流毫伏表； DZX－2B型电子学综合实验装置 型电子学综合实验装置； 4．DZX－2B型电子学综合实验装置； 5．电阻器、电容器若干 电阻器、
rc正弦波振荡实验报告
rc正弦波振荡实验报告RC正弦波振荡实验报告引言：RC正弦波振荡电路是电子学中非常重要的一种电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
本实验旨在通过搭建RC正弦波振荡电路，研究其工作原理和参数对振荡频率的影响。
实验装置和步骤：实验所需的装置包括一个电容器（C）、一个电阻器（R）、一个信号发生器和一个示波器。
具体步骤如下：1. 将电容器和电阻器按照串联的方式连接起来。
2. 将信号发生器的输出端与电容器的一端相连，将示波器的输入端与电容器的另一端相连。
3. 打开信号发生器和示波器，调节信号发生器的频率和幅度，观察示波器上的波形。
实验结果：在实验过程中，我们通过调节信号发生器的频率和幅度，观察了示波器上的波形。
当频率较低时，波形呈现出较为平缓的正弦波；当频率逐渐增加时，波形开始变得不规则，并且出现了衰减的现象。
通过进一步调节电容器和电阻器的数值，我们发现改变这两个参数可以对振荡频率进行调节。
当电容器的容值较大或电阻器的阻值较小时，振荡频率较低；反之，当电容器的容值较小或电阻器的阻值较大时，振荡频率较高。
讨论：RC正弦波振荡电路的工作原理是基于电容器和电阻器的充放电过程。
当电容器充电时，电流通过电阻器流入电容器，电容器的电压逐渐增加；当电容器放电时，电流从电容器流出，电容器的电压逐渐减小。
这个充放电过程会不断重复，从而产生稳定的正弦波信号。
在实验中，我们观察到当频率较低时，波形呈现出较为平缓的正弦波。
这是因为在较低的频率下，电容器有足够的时间来充放电，从而形成较为平缓的波形。
而当频率逐渐增加时，电容器的充放电时间变得不足，导致波形变得不规则，并且出现了衰减的现象。
此外，我们还观察到改变电容器和电阻器的数值可以对振荡频率进行调节。
这是因为电容器的容值和电阻器的阻值直接影响了电容器的充放电时间。
当电容器的容值较大或电阻器的阻值较小时，电容器的充放电时间较长，振荡频率较低；反之，当电容器的容值较小或电阻器的阻值较大时，电容器的充放电时间较短，振荡频率较高。
RC正弦波振荡器实验
RC 正弦波振荡器实验一、实验室名称电子技术实验室 二、实验目的1、 进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件2、 学会测量、调试振荡器 三、实验原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。
若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。
RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图12－2所示。
振荡频率 RC21f O π起振条件 |A|＞3 电路特点 可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。
图12－2 RC 串并联网络振荡器原理图注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器。
四、实验设备与器件1、＋12V 直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、频率计5、直流电压表6、 3DG12×2 或 9013×2电阻、电容、电位器等五、实验内容1、 RC串并联选频网络振荡器(1)按图12－4组接线路图12－4 RC串并联选频网络振荡器(2) 断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。
(3) 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压u O波形，调节R f使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。
(4) 测量振荡频率，并与计算值进行比较。
(5) 改变R或C值，观察振荡频率变化情况。
(6) RC 串并联网络幅频特性的观察将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。
且输入、输出同相位，此时信号源频率为2πRC 1f f ο==六、实验数据 （1）静态工作点测量(2)电压放大倍数Ui=778mV,Uo=2.88V,AV=3.59，周期T=1000us,幅度为3V(3)f(理论）=1000Hz, f(实测)=990Hz,根据上参数可知频率f=1000Hz 计算值；R=16K ，C=0.01uF, f=f o =990Hz (4) 增大R 或C ，输出信号的频率减小。
模电实验RC正弦波振荡电路
RC 正弦波振荡电路一、实验目的（1）学习运算放大器在对信号处理、变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。
（2）熟悉RC 有源滤波器的设计方法。
（3）掌握滤波器上、下频率的测试方法，了解滤波器在实际的应用。
二、实验原理振荡电路的振荡频率0f 由相位平衡条件（正反馈的电压与输出电压同相位）决定。
一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是0f ，这就要求在环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络。
它可以用R ，C 元件组成，也可用L ，C 元件组成。
用R ，C 元件组成的选频网络的振荡电路称为RC 振荡电路，又称文氏电桥振荡电路，一般用来产生1Hz~1MHz 范围内的低频信号；而用L ，C 元件组成的选频网络的振荡电路称为LC 振荡电路，一般用来产生1MHz 以上的高频信号。
当放大电路中引入正反馈时，性能就不稳定，会产生自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。
欲使振荡电路能自行建立振荡，就必须满足自身产生振荡的振幅条件和相位条件。
这样，在接通电源后，由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括0f 这样一个频率成分。
这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度越来越大，振荡电路自行起振，或者说自激，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动稳定，趋于稳态平衡，此时3 v A 。
RC 桥式振荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，如图。
图中，3R ，4R ，p R 构成负反馈支路，调节电位器p R 可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
1R ，2R ，1C ，2C 组成的串、并联电路构成正反馈支路并兼作选频网络。
两个方向并联二极管1D ，2D 是利用正向电阻的非线性特性实现稳幅的。
要求1D ，2D 采用硅管（温度稳定性好），且特性匹配，这样才能保证输出波形正、负半周对称。
4R 的接入是为了消除二极管非线性的影响，以改善波形失真。
实验八 RC振荡器
实验九 RC 振荡器一、实验目的和要求1. 加深理解 RC 串并联正弦波振荡器的组成和工作原理。
2. 验证 RC 振荡器起振的幅值平衡条件。
3. 掌握振荡器电路的调整和测定频率的方法。
二、实验内容和原理R C 正弦波振荡器包括 RC 串并联振荡器、移相式振荡器，双 T 网络振荡器等。
1．起振条件与电路工作原理RC 正弦波振荡器产生正弦波振荡的起振条件相位平衡条件： ( ) L ,. 2 , 1 , 0 2 = = + n n F A p j j (91)幅值平衡条件： 1³ ·· F A (92)图 91 为 RC 串并联式正弦波振荡器的原理图。
由 RC 串并联网络的频率特性可知，当RCf f o p 2 1== (93)时， 该网络的 3 / 1 , 0 0= = F F & j （详细分析可参考教材中有关内容）， 因此，只需用一个同相放大器与选频网络配合，且同相放大器的电压放大倍数3 ³ uf A ，所组成的电路即可满足起振的幅值和相位条件而产生正弦振荡。
C 1 R 2C 2R 1U F AU 0F图91 RC 串联式振荡器原理图图 92 为用分立元件组成的 RC 串并联式振荡器电路。
V1、V2 组成两级阻容耦合放大器，用以将正反馈信号放大。
在电路输 出与输入端之间，接有正反馈 RC 网络并兼有选频作用，使整个电路振荡于 一个固有的频率上。
在输出端与 V1 发射极间接有负反馈网络，用于控制负 反馈深度，稳定频率幅度。
2．频率的测量方法测量频率常用的方法有两种：频率计测量法和示波器测量法。
C9 10uFV1 3DG12R615KRf3 100KR8 5.1KC11 10uF R7 15KR9 200V2 3DG6R1015KRf4 100KR12 1KR11 15KR13 100R14 430C13 10uFC10 10uFRf2 2.2K+12VGNDR4 15KC6 0.01uF R5 15KC7 0.01uFUoUi（1）频率计测量法直接将振荡器的输出连接到频率计的输入端， 从频率计的读数便函可知 所测频率的大小。
RC正弦波振荡器
RC正弦波振荡器一、实训目的1、掌握RC桥式正弦波振荡器的电路构成及工作原理；2、熟悉正弦波振荡器的调整、测试方法；3、观察参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测试方法；4、熟悉RC正弦波振荡器故障的分析和处理。
二、实训所需挂件及附件序号型号备注1 PMT01电源控制屏该控制屏包含“液晶显示屏”等模块2 PMT-60电子技术实训电源组件该挂件包含“电源及信号源”等模块3 PMT-61电子技术实训组件（一）该挂件包含“RC正弦波振荡器”等模块4 双踪示波器自备三、实训原理RC正弦波振荡器的原理图如下图2-5所示；图2-5 RC桥式正弦波振荡器RC桥式正弦波振荡器又称为文氏桥振荡器，电路由同相放大器和具有选频作用的RC串并联正反馈网络两部分组成，即放大电路A V和选频网络F V。
A V为由集成运放LF353组成的同相放大电路，①脚输出频率为f0的信号通过RC串并联反馈到放大器的输入端③脚。
因为RC选频网络的反馈系数F=1/3，因此，只要使放大器的放大倍数Auf=3，就能满足振幅平衡条件；由于同相放大器的输入信号与输出信号的相位差为00，RC串并联选频网络对于频率为f0信号的相移也为00，所以信号的总相移满足相位平衡条件，属正反馈。
因此，电路对信号中频率为f0的分量能够产生自激振荡，而其他的频率分量由于选频网络的作用，反馈电压低，相位不为零，则不产生自激振荡。
在实用的RC桥式振荡器电路中，反馈电阻Rf（相当于图2-5中的RP2）常采用具有负温度系数的热敏电阻以便顺利起振，当振荡器的输出幅度增大时，流过Rf 的电流增强，随热敏电阻的温度上升其电阻变小，使放大器的增益下降，这将自动调节振荡输出信号趋于稳定。
RC桥式振荡器电路的振荡频率取决于RC选频回路的R1、C1、RP1、C2参数，通常情况下，R1=RP1=R 、C1=C2=C ，振荡频率为)2/(10RC f π=四、实训方法1、用万用表监测使RP1=R1=10K ，用导线从PMT-60挂件上将±15V 电源接到PMT-61挂件的“RC 桥式振荡器”模块的±15V 输入端。
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实验八 RC 正弦波振荡器
实验目的：
1.掌握RC 正弦波振荡器的设计与分析方法
2.掌握RC 正弦波振荡器的安装与调试方法
实验预习：
1.在如图的RC 详细振荡电路中，计算振荡器的频率和振幅起振条件，填表。
振荡频率RC
osc 61
=
ω=4082.5rad/s f=649.75Hz 振幅起振条件
29>R
R f ，R f =100k+300k=400k Ω，R=10k Ω，满足振幅起振条件。
2.设计文氏电桥振荡器。
要求振幅800Hz 。
k(jw)=
Vo
V f
=
jwC
R C j R C
j R 1//
11//
111++ωω
=
1
1
12
11
3)1(R C C R j R ++ωω
800
*21
01相位平衡1
1112
1πωωω==⇒=+⇒R C C C R
因此可取R1= 20k Ω，C1=10nF 。
32
4
32=++=
R R R R Av
因此可取R2= 10k Ω,R3= 5k Ω,R4= 16.8k Ω. 电路图如下：
实验内容： 一、仿真实验
1.在Multisim 中搭试图1的RC 相移振荡电路的开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件。
并仿真幅频特性和相频特性图。
拆环后电路：
幅频相频特性曲线：
2.瞬态仿真图1，查看瞬态波形和频谱。
瞬态波形：
f=1/1.644=608.27Hz
频谱：
f=623.967Hz
RC相移振荡电路的振荡频率
计算值仿真值实测值振荡频率/Hz 649.75 624.0 633
3.若要将图1电路的振荡频率减小或增加10倍，重新设计电路。
改动元件改动前改动频率减小10倍
C 10nF 100nF
R22 100kΩ150kΩ
R20 300kΩ250kΩ
（这里只改动C值的话波形失真，因此改动R22、R20调整限幅电压。
）
改动元件改动前改动频率增大10倍
C 10nF 1nF
4.将预习中设计的文氏电桥振荡期瞬态仿真和频谱分析，将设计参数、仿真得到的振荡频率填入表格。
C1（μF）R1（kΩ）R2（kΩ）R3（kΩ）R4（kΩ）
0.01 20 10 5 16.8
设计值仿真值实测值
振荡频率800Hz 788Hz 810Hz
文氏电桥振荡器瞬态仿真：
频谱分析：
F=785.12Hz
二、硬件实验
1.将图1在面包板上搭试。
2.瞬态波形测试
f=632.91Hz
3.频谱测量
f=633Hz
4.将文氏电桥在面包板上搭试，测试瞬态波形和频谱
F=819.7Hz
可见频率约为810Hz，符合设计要求。
思考：
1.将图1所示电路的C从10nF改为0.1nF后仿真，结果如何？解释原因。
可见f=60kHz ，约为改动之前的100倍。
波形出现了一定的失真。
由计算公式RC osc 61
=
ω，C 减小了100倍，osc
ω增大100倍。
波形失真是因为ωVom 〈=S R ，频率增大导致不等式不成立，波形失真。
2.在思考1基础上，将运放从OP37改为741后仿真，结果如何？解释之。
（如何改变参数可以使其再次振荡？）
从OP37改为741后不振荡。
开环仿真：
满足相位起振条件的频率为25.3kHz，对应的增益（dB）是负值，不满足振幅起振条件。
因此考虑增大增益值，将R20由300kΩ改为1000kΩ。
下图为修改后的瞬时仿真图：。