RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路图文分析原理
RC正弦波振荡电路图文分析原理参考电路图5.7所示，搭建一个100KHz的正弦波振荡电路。
U O(a)测试电路(b)输出波形图5.7 RC正弦波振荡电路(multisim)LC振荡电路的振荡频率过低时，所需的L和C就很大，这将使振荡电路结构不合理，经济不合算，而且性能也变坏，在几百千赫兹以下的振荡电路常采用RC振荡电路。
由RC 元件组成的选频网络有RC称相型，RC串并联型，RC双T型等结构。
这里主要介绍RC串并联型网络组成的振荡电路，即RC桥式正弦波振荡电路。
一、RC串并联型网络的选频特性RC桥式电路如图5.8所示，设R1=R2=R，C1=C2=C，1112121112112j CRZ Rj C j CRj C RZj CRRj Cωωωωωω+=+===++则反馈系数212113()foU ZFU Z Z j CRCRωω===++-令 01C R ω=，即 012f RCπ= 则式（7-13）可写为00000113()3()F f f j j f fωωωω==+-+-其频率特性曲线如图5.9（a ）、（b ）所示。
从图中可看出，当信号频率f =f 0时，u f 与u 0同相，且有反馈系数 013fU F U ==为最大。
(a)幅频特性 (b)相频特性图5.8 RC 串并联网络 图5.9RC 串并联网络的频率特性 二、RC 桥式振荡电路 1、电路组成图5.9所示电路是文氏电桥振荡电路的原理图，它由同相放大器A 及反馈网络F 两部分组成。
图中RC 串并联电路组成正反馈选频网络，电阻R f 、R 是同相放大器中的负反馈回路，由它决定放大器的放大倍数。
RC 桥式振荡电路的起振条件同相放大器的输出电压0U 与输入电压i U 同相，即0a ϕ=，从分析RC 串并联网络的选频特性知，当输入RC 网络的信号频率f =f 0时，0U 与f U 同相，即0f ϕ=，整个电路的相移0f a ϕϕϕ=+=，即为正反馈，满足相位平衡条件。
rc正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路简介RC正弦波振荡电路是一种基于电容（C）和电阻（R）元件的电路，可以产生稳定的正弦波电信号。
这种电路常见于信号发生器、音频放大器和频率计等领域。
本文将介绍RC正弦波振荡电路的基本原理、设计方法和应用。
原理RC正弦波振荡电路的基本原理是基于RC网络的充放电特性。
当电容器充电时，电流会通过电阻器，同时电流也会通过电容器。
充电过程中，电容器的电压会逐渐增加，直到达到充电电压。
一旦充电电压达到，电容器将开始放电，电流仍然通过电阻器，但是方向相反。
这样不断循环的充电和放电过程将产生连续的正弦波信号。
设计方法1. 选择合适的电阻值和电容值选择合适的电阻和电容值是设计RC正弦波振荡电路的关键。
其中，电阻决定了振荡频率，而电容决定了振荡周期。
根据公式：f = 1 / (2 * π * R * C)其中，f为振荡频率，π为圆周率，R为电阻值，C为电容值。
可以调整R和C的数值来获得所需的振荡频率。
2. 确定放大倍数RC正弦波振荡电路通常需要放大信号的幅度。
可以通过添加一个放大器来实现，放大器通常采用运算放大器或晶体管等元件。
3. 稳定性分析在设计RC正弦波振荡电路时，需要考虑电路的稳定性。
稳定性可以通过研究电路的极点和传递函数来评估。
如果电路的极点位于左半平面，那么电路是稳定的，否则是不稳定的。
通过合适的选择元件值，可以实现稳定的振荡电路。
应用RC正弦波振荡电路具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 信号发生器RC正弦波振荡电路可以用作信号发生器，用于产生稳定的正弦波信号，用于实验、测试和测量等应用。
2. 音频放大器RC正弦波振荡电路经过合适的放大器可以用于音频放大器中，用于放大音频信号。
3. 频率计RC正弦波振荡电路可以用于频率计，通过测量电路振荡频率来实现对待测信号频率的测量。
结论RC正弦波振荡电路是一种基于RC网络的电路，可以实现稳定的正弦波振荡。
通过选择合适的电阻和电容值，设计合适的放大倍数和稳定性分析，可以实现所需的振荡频率和信号幅度。
RC正弦波振荡电路脚本
RC正弦波振荡电路脚本
一、RC正弦波振荡电路介绍
采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。
对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。
因此，200kHz以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。
二、RC正弦波振荡电路介绍
如图所示为RC正弦波振荡电路，其利用R3、R4和C1、C2构成RC振荡回路，其起振荡条件是：R1+R2>R，其中R=R3=R4。
其振荡频率f=1/5RC,其中C=C1=C3。
在本实验中，调节R1，就可以看到输出波形在失真最小、幅值最大时的频率和幅值。
三、连接调试
1、按照清单、清点元器件。
本试验中需要元器件有：
2、按照原理图连接线路
3、示波器调试
（1）预热示波器
（2）初始化示波器，调节光斑辉度、位置等参数
4、测量RC正弦波振荡电路输出波形
（1）将示波器接入电路，表笔选择10倍档位；
（2）调节R1，观察波形变化；观察是否起振，以及波形的失真度；
5、实验完成，成功调试出正弦波振荡信号。
【高中物理】优质课件：RC 桥式正弦波振荡电路(文氏桥振荡器)
RC 桥式正弦波振荡电路
（文氏桥振荡器）
RC 桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）
用同相比例运算电路作放大电路。
Rf 2R1
以因RC同串相并比联例网运络算为电选路频有网非络常和好正的反馈网络、并引入电 压压线加串，性二联一度 极负对，管反顶故作馈点为R，作非或两为线个放R性f 网大用环络电热节构路敏。成的电桥净阻路输，，入或一电对压顶，文器点就氏的作构桥特为成振点输文荡？出氏电桥 振荡器。
输入电阻小、输出 电阻大，影响f0
可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3，且Ri大、 Ro小，对f0影响小
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。
振荡频率 相位条件
f0
1 2RC
AF 2n
幅值条件
A•uF•u 1•F源自13A• 3
U i
正反馈 网络
选频 网络
1) RC 移相电路有几级才 可能产生正弦波振荡？
2) 若R 和C 互换呢？
选频网络和正反馈 网络是两个网络。
RC 移相式振荡电路
C C C R Rf RR
8
一节 RC 环节
移相 90
二节 RC 环节
U o
移相 180 三节 RC 环节
移相 270
对于
f0 2π
应使： Rf R1 2 Rf 2R1
Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
稳幅措施
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。
热敏电阻稳幅
正温度系数
Rf R1
负温度系数
8
U i R C U f
U o
电工电子技术基础知识点详解4-1-RC正弦波振荡电路
RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅度的交流信号。
常用的正弦波振荡电路有LC 振荡电路和RC 振荡电路两种。
RC 振荡电路的输出功率小，频率较低；LC 振荡电路的输出功率较大，频率也较高。
工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等，都是振荡电路的应用。
1．电路结构RC 正弦波振荡电路如图1所示。
它由放大电路（同相比例运算电路），RC 串并联网络(既是正反馈网络，又是选频网络)和二极管限幅电路构成。
输出电压u 0经RC 串并联网络分压后，在RC 并联电路上得出反馈电压u f ，加在同相比例运算放大器的同相输入端，作为它的输入电压u i ，R F 和R 1构成负反馈网络，并利用二极管D 1、D 2正向特性的非线性实现自动稳幅。
图1 RC 正弦波振荡电路2．RC 串并联选频网络的选频特性由图可求得传输系数：)1j(31j 1//j 1j 1//f 0RC RC C R C R C R U U F ωωωωω-+=++== )j(31o o ωωωω-+= 分析可知：仅当 0ωω=时，31f 0=U U 最大值，且u 0与 u F 同相，即网络具有选频特性，而且，C R 01ω=，即。
，RCf RC πω21100== 3．工作原理 输出电压 u O 经正反馈(兼选频)网络分压后，取u f 作为同相比例电路的输入信号 u i 。
(1) 起振过程 当满足1>AF 的起振条件，可得如图2所示振荡波形。
图2 起始振荡波形(2) 稳定振荡稳幅振荡波形如图3所示。
图3 稳幅振荡波形(3) 振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定。
00F 0A ==ϕϕ处，，只有在f ，满足相位平衡条件，，0F A =+ϕϕ所以振荡频率RCf π210= 改变R 、C 可改变振荡频率由运算放大器构成的RC 振荡电路的振荡频率一般不超过1MHz 。
(4) 起振及稳定振荡的条件起振条件1>AF ，因为 | F |=1/ 3，则 311>+=R R A F u 稳定振荡条件1=AF ，| F |= 1/ 3，则 311=+=R R A F u 考虑到起振条件1>AF , 一般应选取 R F 略大2R 1。
实验七 集成电路RC正弦波振荡电路(有数据)
实验七 集成电路RC 正弦波振荡电路一、实验目的1.掌握桥式RC 正弦波振荡电路的构成及工作原理。
2.熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。
3.观察RC 参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
二、实验仪器1.双踪示波器2.低频信号发生器3.频率计三、实验原理正弦波震荡电路必须具备两个条件是：一必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。
二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。
因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。
实际电路中多用LC 谐振电路或是RC 串并联电路（两者均起到带通滤波选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。
震荡条件如下：正反馈时Of i X F X X ==/，Oi O X F A X A X ==/，所以平衡条件为1=F A ，即放大条件1=F A ，相位条件πϕϕn F A 2=+，起振条件1>F A。
本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由2p R 和1R 组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC 串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。
分析电路可得：0,112=+=A p R R Aϕ 。
当C C C R R R p ====2111,时，有)1(31RC RC j F ωω-+= ，设RC 10=ω，有200)(91ωωωω-+=F ，)(3100ωωωωϕ--=arctg F 。
当0ωω=时，0,31==F F ϕ ，此时取A 稍大于3，便满足起振条件，稳定时3=A 。
填空题：(1)图11.1中，正反馈支路是由 RC 串并联电路 组成，这个网络具有 选频 特性，要改变振荡频率，只要改变 R 或 C 的数值即可。
(2)图11.1中，1R P 和R 1组成负反馈，其中 Rp 是用来调节放大器的放大倍数，使A V ≥3。
四、实验内容1.按图11.1接线。
RC桥式正弦波振荡电路
RC桥式正弦波振荡电路RC串并联网络的选频特性→ 电路组成与振荡相位条件→ RC桥式正弦波振荡器工作原理→ 稳幅措施→ 频率调整1、RC串并联网络的选频特性RC串并联选频电路如图8.3所示，作相量分析如下：R 1 C 1 串联阻抗Z 1 = R 1 + 1 jω C 1R 2 C 2 并联阻抗Z 2 = R 2 1+jω C 2选频特性F ˙ = U ˙ f U ˙ 0 = Z 2 Z 1 + Z 2 = R 2 /(1+jω C 2 R 2 ) R 1 +1/jω C 1 + R 2 /(1+jω C 2 R 2 ) = 1 (1+ R 1 R 2 + C 2 C 1 )+j(ω C 2 R 1 1 ω C 1 R 2 )当虚部为零时，相移为零，满意这个条件的频率ω 0 可由下式求出ω 0 C 2 R 1 = ω 0 C 1 R 2即ω 0 = 1 R 1 R 2 C 1 C 2通常取R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 =C 则ω O = 1 RC振荡频率f 0 = 1 2πRC ，代入上式，可得简化式F ˙ = 1 3+j( ω ω O ω O ω )幅频特性和相频特性分别为F= 1 3 2 + (ω/ ω O ω O /ω) 2F =t g 1 (ω/ ω o ω o /ω) 3据此画出频率特性如图8.4所示。
争论：1）当ω ω 0 ，F 1 3 ，F 随ω 减小而下降。
F 为正（超前），且当ω→0 ， F →+ 90 0 。
2）当ω ω 0 ，F 1 3 ，F随ω 增加而下降。
F 为负（滞后），且当ω→∞ ， F → 90 03）当ω= ω 0 = 1 RC 时，F= 1 3 ，且 F = 0 0 （同相）结论：RC 串并联网络具有选频特性。
2、RC桥式正弦波振荡器工作原理1.电路组成与振荡相位条件RC串并联网络作为选频反馈电路，当频率为f 0 时，相移 F 为0，为满意自激振荡相位条件 A + F =2nπ ，也要求放大器的相移 A 为0。
模拟电路第九章-RC正弦波振荡电路
幅频 FV 响应 相频 响应
当
1
0 2 3 ( ) 0
2
f arctg
0 ( ) 0
3
1 1 0 或 f f0 RC 2πRC
幅频响应有最大值:
FVmax
1 3
相频响应:
f 0
3. 振荡电路工作原理
当
1 0 RC
其中R3是R3、D1和D2并 联支路的等效电阻
稳幅原理
Vo
R3
AV
AV 3
稳幅
AV FV 1
正弦波振荡电路的分析方法
• 电路组成：包括放大、反馈、选频和稳幅 • 分析放大电路能否正常工作； • 检查电路是否满足自激条件： –用瞬时极性法检查相位平衡条件； –检查幅值平衡条件； • 根据选频网络参数，估算振荡频率f0；
采用非线性元件
随vGS不同而变化
D 、R4 、C 3 整流滤波 -3V
T 压控电阻vDS
AV 1
Rp3 R3 RDS
3
稳幅原理
Vo
VGS (负值)
RDS
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
4. 稳幅措施
二极管
起振时
R2 R3 AV 1 3 R1
4. 稳幅措施
采用非线性元件
热敏元件
A 起振时， V 1 Rf 3 R1
热敏电阻
即 AV FV 1 热敏电阻的作用
Vo
If
AV
Rf 功耗
AV 3
Rf 温度
Rf 阻值
AV FV 1 稳幅
4. 稳幅措施 可变电阻区，斜率
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RC正弦波振荡电路
1. 技术指标
1.1 初始条件
直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。
1.2 技术要求
设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡
2. 设计方案及其比较
2.1 方案一
RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。
电路如图A所示：
图A RC文氏电桥振荡器原理图
1
电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。
这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|>1。
放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。
选频网络兼正反馈网络
RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了R1和RF负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。
电压放大倍数A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。
一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频率F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。
仿真波形如下图B所示
图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图
2
作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。
利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。
2.2 方案二
RC移相振荡器
电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组成。
电路如图C所示：
图C RC移相振荡器原理图
电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。
为了满足相位平衡条件，要求反馈网络的相移为-180度，由RC电路的频率响应可知。
一节RC电路的最大相移不超过正负90度，两节也不超过正负180度，而RC高通电路的频率也很低，此时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。
对于三节RC电路，相移接近正负270度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。
起振条件：由电路的起振条件|AF|>1，经过计算可得|A|=(R2/R1)>=29时，电路产生振荡。
本实验取R2=30K,R1=3K。
3
2.3 方案三
双T选频网络振荡电路：其原理图如图D所示
图D双T选频网络振荡电路原理图
电路的振荡频率为f=1/5RC,起振条件是R一撇小于0.5R，|A|>1。
2.4 方案比较
RC文氏电桥振荡器
输出幅度稳定；非线性失真小；易于起振；易于调节，一般用于低频电路。
RC移相振荡器
移相式振荡电路的主要优点是结构比较简单，经济方便。
但波形较差，调节不便，不够稳定，一般用于固定频率，要求不高的场合。
双T选频网络振荡电路
调频比较困难，适合产生单一频率的电路。
4
3. 实验方案
RC文氏电桥振荡器
电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。
电路如图E
图E RC文氏电桥振荡器
放大电路
电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。
这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是AF>1。
放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。
选频网络兼正反馈网络
本电路选频网络兼正反馈网络为RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生482Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=482 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.033uF,故R=10k另外还增加了R1和RV1负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。
电压放大倍数A=1+(RF/R1),因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，我选择
R1=10K,RV1=50K的滑动电阻。
5
稳幅环节
作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。
利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。
4. 调试过程及结论
仿真和调试
一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约20K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.14ms，频率f=1000/2.14=467.3Hz,误差较小，基本符合要求。
仿真如图F所示
图F实验仿真图
6
按照原理图，在面包板上连接好电路。
如图G所示
图G实验连线图
然后插上正负15V电源，连接好地端，输出端接上示波器。
先把滑动变阻器调到最大，然后慢慢调小。
一开始的时候始终调节不出波形，后来经检查才发现有一个电阻接错地方，改正之后马上就出来波形了。
最后调到20欧姆的时候出现失真较小的正弦波，此时频率为369HZ，波形如此H所示
图H实验波形图
设计结论
理论的频率为f0=1/2πRC,就算结果为480HZ,时间频率为369HZ,比理论值小。
7
5. 心得体会
这次电路最主要的参考文献是模拟电子电路，我们是这个学期才开始学习的模电，学的时候很难，也很反感模电。
有的时候甚至不知道学模电的意义何在，因为老师讲的几乎听不懂，后来直到要期末了才勉强一知半解，最后刚刚可以过关。
可是经过这次实践才发现自己错了，模电真的很有用。
这几天猛地扎进模电书里才了解了很多知识，才发现模电其实没有那么难，学以致用之后感觉还有点趣味，现在才发现模电的真正意义。
实验进行了两周左右，感觉难度不是特别大，花的时间也还正常，几乎没有影响期末的复兴，但是确实学会了很多东西，自己受益匪浅。
第一：我觉得从中学到了查找资料的方法，加强了自己自主学习的能力。
面对这个实验，自己还是有很多东西不知道的，比如设计方案的详细原理，模电只是提供了基本原理，真正的实践方案还是自己到网上寻找资料，然后再加上自己的修改和取精，最后才能得出自己的东西。
第二：在两周的实训中加强了自己的动手能力，学会了很多处理故障的办法和思想，也得到了不少快乐。
与同学的交流和互助让我体会到了浓浓的同学感情，原来大学并不是我们感觉的那么冷漠，只是我们交流的机会太少了，感谢这次实训给我和同学一个很好交流的机会。
另一方面书本的知识得到了巩固，实训中提高了自己对知识的兴趣。
第三：我觉得最主要的是从中学到了书写标准报告的办法，第一次书写这么严格而标准的报告，感觉很多地方都不懂，通过一步步的摸索还是得到了不少东西，这对于以后我们的学习很有帮助。
两周的实训结束了，我希望以后更多的进行这样的实验，实训确实让我们学到很多书本之外的东西，很期待下一次实训。
8
6. 参考文献
[1]吴友宇.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社，2009
[2]周新民.工程实践与训练教程.武汉：武汉理工大学出版社，2009
[3]刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，2011
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RC正弦波振荡电路2.1 方案一。