文氏桥振荡电路
文氏桥振荡电路

文氏桥振荡电路的设计与测试一、实验目的1.掌握文式桥振荡电路的设计原理。
2.掌握文式桥振荡电路性能的测试方法。
二、实验预习与思考1.复习应用集成运放实现文氏桥振荡电路的原理。
2.设计文式桥振荡电路,实现正弦信号的产生并设计表格,记录实验数据3.文式桥振荡电路中D1和D2是如何稳幅的三、实验原理与电路四、仿真实验及分析1.文氏桥电路的实现起振时=10KΩ,KΩ,比理论上的20KΩ大。
振幅大约1.7V。
振荡波形如下:KΩ时,振幅为9.035V,此时没有失真。
当KΩ时,发生失真。
所以当KΩ时,最大不失真输出振幅为9.035V。
2.RC参数对振荡频率的影响R不变,将C变为0.001μF。
由下图1可知频率变大。
C不变,将R变为10KΩ。
由下图2可知频率变小。
综上可知,若R,C下降,振荡频率升高;若R,C变大,振荡频率下降。
图1图23.稳幅作用去掉,。
使电路在最大不失真状态。
输出图像如图3断开电路中的D1,D2,在图像中发现,其振幅变得非常的大,甚至出现失真,所以得出D1,D2起稳幅作用。
利用的是二极管电流增大时,动态电阻减小;电流减小时,动态电阻增大的特点,使输出电压稳定。
图3五、实验结论与心得:在文氏桥振荡电路中,D1,D2起稳幅作用。
利用的是二极管电流增大时,动态电阻减小;电流减小时,动态电阻增大的特点,使输出电压稳定。
RC参数对振荡频率有影响。
若R,C下降,振荡频率升高;若R,C变大,振荡频率下降。
当KΩ时,电路有最大不失真输出振幅:9.035V。
通过这次的仿真,使我对文氏桥振荡电路有了更深刻的理解,了解到了二极管对文氏桥振荡电路的稳定作用;RC参数对振荡频率的影响。
让我了解振荡电路的原理,对我的学习有很大的促进。
文氏桥振荡电路

文氏桥振荡电路的设计与测试电子工程学院一、实验目的1.掌握文氏桥振荡电路的设计原理2.掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法二、实验预习与思考1.复习应用集成运放实现文氏振荡桥电路的原理2.设计文氏桥振荡电路,实现正弦信号的产生,并设计实验报告,记录实验数据。
3.文氏桥振荡电路中,D 1、D 2是如何稳定幅的?三、实验原理如图1所示,RC 文氏桥振荡电路其中RC 串,并联电路构成真反馈支路,并起选频作用,R 1、R 2、R W 及二极管等原件构成负反馈和稳幅环节。
调节R W 可改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件与改变波形。
利用两个反向的并联二极管D 1、D 2要求特性匹配,以确保输出波形正,负半周期对称。
R 3的接入是为了消弱二极管死区的影响,改善波形失真。
电路的振荡频率:012f RCπ=图1 文氏桥振荡电路起振的幅值条件:113f f R A R =+≥调整R W,使得电路起振,且失真最小。
改变选频网络的参数C或R,即可调节振荡频率。
四、实验内容1.文氏桥振荡器的实现根据元件,应用集成运放设计并搭建实现文氏桥振荡电路,调节电路中参数使得电路输出从无到有,从正弦波到失真。
定量地绘出正弦波的波形,记录起振时的电路参数,分析负反馈强弱规律对起振条件及输出波形的影响。
并记录出最大不失真输出时的振幅。
1.当Rw=550Ω时电路开始拥有输出波形;2.当增加Rw的值时,振幅逐渐增加;且当Rw=750Ω时,输出波形开始出现失真,此时的正弦波振幅为8.569,周期为约2.188ms3.当继续增加Rw的值时,失真将加剧,如下两图所示:此时Rw=10kΩ此时R w=17kΩ2.研究RC参数对振荡频率的影响改变R、C参数的大小,用示波器观测起振的正弦输出,分析R、C参数对振荡频率的影响。
将R减小至1kΩ,得到波形如下R减小时,起振时间减小,周期减小变为约1.265ms,频率增大。
将R增大到2kΩ得到波形如图R增大时,起振时间增大,周期增大变为约2.530ms,频率减小。
文氏桥振荡电路

文氏桥振荡电路一、问题背景将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路,放大器件可采用集成运算放大器。
RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间,构成正反馈,接在运算放大器的输出端和反相输入端之间的电阻,构成负反馈。
正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电桥。
文氏电桥振荡器的优点是:不仅振荡较稳定,波形良好,而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。
二、问题简介由文桥选频电路和同相比例器组成的正弦波发生器如图1 所示。
(1)若取R1=15kΩ,试分析该振荡电路的起振条件(Rf的取值);(2)仿真观察Rf取不同值时,运放同相输入端和输出端的电压波形;图1 由文桥选频电路和放大器组成正弦波发生器的电路原理图(3)若在反馈回路中加入由二极管构成的非线性环节(如图2所示),仿真观察R2 取不同值时,运放同相输入端和输出端的电压波形。
也可同时改变Rf和R2的值。
图2 加入非线性环节的正弦波发生器的电路原理图三、理论分析(1)由图一的电路可以看出,电路在回路网络中加入了文氏选频网络,下面对文氏选频网络进行理论上的分析,从电路总提取文氏电路如图三所示。
图3 文氏选频网络图中是运放的输出量,是反馈量。
为了能够使电路振荡起来,就必须通过选定参数即确定频率,使得在某一频率下和同相。
那么,当信号频率很低时,有故将会有的相位超前的相位,当频率接近0时,相位超前接近于90度。
相反地,当信号频率很高以至于趋于无穷大时,可以得出的相位滞后的相位几乎-90度。
所以,在信号频率由0到无穷大的变化过程中,必然有某一个频率,使得输出量与反馈量同相,从而形成正反馈。
下面就具体来求解此振荡频率。
由反馈系数整理可得若电路的信号频率为f,令特征频率代入F的表达式,可以得到。
为了使反馈的量足够大,要求F的模尽可能大,由上面的关系式不难得到,当时,F的模有最大值。
同时为了能够起振,又要求电路的电压放大倍数A与反馈系数F之间满足关系这就要求整理得到。
文氏电桥振荡电路工作原理

文氏电桥振荡电路工作原理1. 引言文氏电桥振荡电路是一种常用于产生稳定振荡信号的电路,它在许多实际应用中都起到重要作用。
本文将深入探讨文氏电桥振荡电路的工作原理,并分享我对这一原理的观点和理解。
2. 文氏电桥简介文氏电桥是一种基于有源电感元件的电桥,由振荡放大器和文氏电桥组成。
它具有简单的电路结构,稳定的频率响应和较高的频率稳定性,因此被广泛应用于信号发生器、频率计和无线电通信等领域。
3. 文氏电桥振荡电路结构文氏电桥振荡电路由文氏电桥、振荡放大器和反馈网络组成。
文氏电桥由一个有源电感元件和电容元件构成。
振荡放大器通过放大器和反馈网络来提供正反馈,从而使电路产生振荡信号。
4. 文氏电桥振荡电路工作原理文氏电桥振荡电路的工作原理基于正反馈,当电路中的输出信号经过放大器和反馈网络之后,反馈信号与输入信号在相位和幅度上具有一致性。
这种一致性会导致振荡现象的发生,使电路产生稳定的振荡信号。
5. 文氏电桥振荡电路的频率稳定性文氏电桥振荡电路具有较高的频率稳定性,这是由于文氏电桥中的有源电感元件和电容元件等被精确选择和设计,以使其在特定的电路参数范围内能够提供稳定的反馈信号。
这种频率稳定性使得文氏电桥振荡电路在很多应用中都能够提供可靠的振荡信号。
6. 文氏电桥振荡电路的应用文氏电桥振荡电路在实际应用中有广泛的应用价值。
它可以用于产生精确的信号频率,例如信号发生器和频率计。
它还可以用于无线电通信中的调频发射机和接收机等设备上,以提供稳定的载波频率。
7. 对文氏电桥振荡电路工作原理的观点和理解在我的观点和理解中,文氏电桥振荡电路作为一种常见的振荡电路,其工作原理基于正反馈机制的产生振荡现象。
通过合理选择和设计电路元件,能够实现稳定的振荡信号输出。
文氏电桥振荡电路的频率稳定性使其在多个领域中都具有重要的应用价值。
总结:本文深入探讨了文氏电桥振荡电路的工作原理,并分享了对这一原理的观点和理解。
文氏电桥振荡电路以其简单的结构、稳定的频率响应和较高的频率稳定性在实际应用中得到广泛应用。
RC文氏电桥振荡电路知识分享

R C文氏电桥振荡电路RC文氏电桥振荡器的电路如图1所示,RC串并联网络是正反馈网络,由运算放大器、R3和R4负反馈网络构成放大电路。
C1R1和C2R2支路是正反馈网络,R3R4支路是负反馈网络。
C1R1、C2R2、R3、R4正好构成一个桥路,称为文氏桥。
图1 RC文氏电桥振荡器RC串并联选频网络的选频特性RC串并联网络的电路如图2所示。
RC串联臂的阻抗用Z1表示,RC并联臂的阻抗用Z2表示。
图2 RC串并联网络RC串并联网络的传递函数为式(1)当输入端的电压和电流同相时,电路产生谐振,也就是式(1)是实数,虚部为0。
令式(1)的虚部为0,即可求出谐振频率。
谐振频率对于文氏RC振荡电路,一般都取R=R1 = R2,C=C1 = C2时,于是谐振角频率:频率特性幅频特性相频特性文氏RC振荡电路正反馈网络传递函数的幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线如图3所示。
(a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线图3 RC串并联网络的频率响应特性曲线反馈系数当满足R=R1 = R2,C=C1 = C2条件,且当f=f0时的反馈系数当满足R=R1 = R2,C=C1 = C2条件,且当f=f0时的反馈系数此时反馈系数与频率f0的大小无关,此时的相角 jF=0°。
文氏RC振荡电路可以通过双连电位器或双连电容器来调节振荡电路的频率,即保证R=R1 = R2,C=C1 = C2始终同步跟踪变化,于是改变文氏桥RC振荡电路的频率时,不会影响反馈系数和相角,在调节频率的过程中,不会停振,也不会使输出幅度改变。
根据振荡条件丨AF丨>1,在谐振时,放大电路的电压增益应该Au=3。
由图1可知,RC串并联网络的反馈信号加在运算放大器的同相输入端,运算放大器的电压增益由R3和R4确定,是电压串联负反馈,于是应有振荡的建立和幅度的稳定振荡的建立所谓振荡的建立,就是要使电路自激,从而产生持续的振荡输出。
由于电路中存在噪声,噪声的频谱分布很广,其中也包括f0及其附近一些频率成分。
stem教育视角下文氏桥振荡电路的自主设计与实现

stem教育视角下文氏桥振荡电路的自主设计与实现Stem教育视角下文氏桥振荡电路的自主设计与实现随着科技的不断发展,STEM教育也逐渐成为了教育领域的热门话题。
STEM教育是一种综合性的教育模式,它将科学、技术、工程和数学融合在一起,旨在培养学生的创新能力、解决问题的能力和实践能力。
在STEM教育中,电路设计是一个非常重要的环节。
本文将从STEM教育的角度出发,介绍文氏桥振荡电路的自主设计与实现。
一、文氏桥振荡电路的原理文氏桥振荡电路是一种基于反馈原理的振荡电路。
它由一个放大器、一个反馈网络和一个滤波网络组成。
放大器将输入信号放大后送入反馈网络,反馈网络将一部分输出信号送回放大器的输入端,形成正反馈。
当反馈信号的相位和幅度满足一定条件时,电路就会产生自激振荡。
文氏桥振荡电路的核心是反馈网络,它可以通过改变反馈网络的参数来改变电路的振荡频率和稳定性。
二、文氏桥振荡电路的设计与实现1. 设计思路文氏桥振荡电路的设计需要考虑以下几个方面:(1)选择合适的放大器:放大器是文氏桥振荡电路的核心部件,它需要具有高增益、低噪声和稳定的工作特性。
在选择放大器时,需要考虑其工作频率范围和输入输出阻抗等参数。
(2)设计合适的反馈网络:反馈网络是文氏桥振荡电路的关键部分,它需要满足一定的相位和幅度条件才能实现自激振荡。
在设计反馈网络时,需要考虑其阻抗匹配、相位延迟和滤波等因素。
(3)选择合适的滤波网络:滤波网络可以对输出信号进行滤波,使其满足特定的频率要求。
在选择滤波网络时,需要考虑其通带和阻带的频率范围、衰减系数和群延迟等参数。
2. 实现步骤(1)选择合适的放大器:在本设计中,我们选择了LM741型号的运放作为放大器。
该运放具有高增益、低噪声和稳定的工作特性,适合用于文氏桥振荡电路的设计。
(2)设计合适的反馈网络:在本设计中,我们选择了一个由两个电容和两个电阻组成的反馈网络。
该反馈网络可以实现相位延迟和阻抗匹配,满足文氏桥振荡电路的自激振荡条件。
【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
文氏电桥振荡电路

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具体测量步骤:A:检查运放的好坏:可以有多种方法来进行,下面以同相比例放大电路的连接方法介绍。按实验图Ⅱ正确连接,检查无误后接通电源,一定会得出如下结果V1=V+=V-=2V,否则就可以确定运放是坏的。
注:V1电源由实验箱上的直流信号源提供±12V电源也是从实验箱上的直流稳压电源提供。
图Ⅲ
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C:观察自激振荡和D1和D2稳幅作用 按实验图Ⅰ连线,为满足电路起振条件,选取合适的R3和R4阻值,其满足条件是放大器的电压放大倍数AvF≥3,即AvF=[1+(R5+R4/R6)] ≥3。用示波器观察运放输出端,即可得到文氏电桥的振荡波形,同时观察有无D1和D2的波形,说明其原理。
六:实验注意事项
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1、给出设计电路图中具体参数。2、说明实验方案,写出简要的实验过程与步骤。3、记录实验相关数据。4、完成思考题。
七、实验报告要求
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B:RC串并联网络幅频特性的测量 按实验图Ⅲ连线,根据实验任务选择合适的RC参数,其目的满足f=500Hz。由函数发生器向A端对地之间加入正弦信号,调节函数发生器的频率,用示波器观察到Ua 和Ub同相时,即可得到该RC串并联网络振荡频率(f0=1/2ΠRC,若取R1=R2=R,C1=C2=C)。
三、实验任务
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五、实验内容及步骤
1、简述原理: 图Ⅰ是典型的文氏电桥振荡电路。由集成运放组成的放大器,其输出一路接到RC串并联选频网络,构成正反馈;另一路由R3 和R4分压接到运放的反相输入端,构成负反馈放大器电路,其D1 和D2起稳幅作用。两条反馈电路组成桥式电路。电路稳幅时,正、负反馈平衡:
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7、调节负反馈网络中与非线性环节并联的其他反馈电阻,将会使输出信号的幅值产生比较明显的变化。
8、结论5、结论6和结论7说明负反馈网络中非线性环节与线性反馈电阻的本质是一样的,工作原理也是一样的。之所以调节二者得到不同的效果,主要是由其不同的伏安特性造成的。
图7是Rf=30.03KΩ时同相输入端和输出端的波形。其中黄线表示运放的输出信号,红线表示同相输入端的波形(下同)。
图6Rf=30.03KΩ时的稳定振荡波形
图7Rf=30.03KΩ时同相输入端和输出端的波形
从游标的读数中可以看出
满足
的关系。且输出信号的周期和频率分别为而由Fra bibliotek频网络所决定的频率
故频率的计算值与仿真值之间的误差为
之后,随着其阻值的增大,输出波性的失真也越来越明显,失真程度越来越严重。
下面是仿真的截图。
图8Rf=30.06KΩ时同相输入端和输出端的波形
图9Rf=30.2KΩ时同相输入端和输出端的波形
从上面的波形可以看出,当
时,
说明此时的输出波形满足理论推导的结果,其失真尚可忽略。而当
时,由示波器游标的读数可知
二、问题简介
由文桥选频电路和同相比例器组成的正弦波发生器如图1所示。(1)若取R1=15kΩ,试分析该振荡电路的起振条件(Rf的取值);
(2)仿真观察Rf取不同值时,运放同相输入端和输出端的电压波形;
图1由文桥选频电路和放大器组成正弦波发生器的电路原理图
(3)若在反馈回路中加入由二极管构成的非线性环节(如图2所示),仿真观察R2取不同值时,运放同相输入端和输出端的电压波形。也可同时改变Rf和R2的值。
但是当R2的阻值对电路输出影响变小时,通过调节Rf仍然可以大幅度调节输出电压,甚至让其失真。下面是调节Rf时得到的波形。
图21Rf=26KΩ,R2=50KΩ时同相输入端和输出端的波形
图22Rf=28KΩ,R2=50KΩ时同相输入端和输出端的波形
图23Rf=28.5KΩ,R2=50KΩ时同相输入端和输出端的波形
图14Rf=200KΩ时同相输入端和输出端的波形
从仿真的波形中可以看出,如果Rf的阻值继续增大,输出电压波形和同相输入端波形都将有比较严重的失真,而且Rf的阻值越大,失真将越明显。
这与我们的理论推导是符合的,说明理论推导是合理的。
(3)根据题目搭建如图15示电路。
图15加入非线性部分的文氏桥振荡电路
(2)当电路产生正弦振荡时,按图四进行研究。
图4由文桥选频电路和放大器组成正弦波发生器的电路原理图
设运放输出电压为最大值U0,同相输入端电压最大值为UP,那么由前面的分析有
那么如果波波形不失真或失真不严重的话,同相输入端电压应与输出电压同相,且同相输入端电压的幅值应为输出端电压的三分之一。
但是,如果Rf的阻值远大于30KΩ,那么振荡幅度的增长使放大电路工作到非线性区域,输出波形会产生较严重的失真,此时上面所得到的描述输出电压与反馈电压的关系式将不再成立。
图2加入非线性环节的正弦波发生器的电路原理图
三、理论分析
(1)由图一的电路可以看出,电路在回路网络中加入了文氏选频网络,下面对文氏选频网络进行理论上的分析,从电路总提取文氏电路如图三所示。
图3文氏选频网络
图中 是运放的输出量, 是反馈量。为了能够使电路振荡起来,就必须通过选定参数即确定频率,使得在某一频率下 和 同相。
9、调节非线性环节中的电阻不容易使输出信号因幅值过大而失真,甚至在线性环节电阻取某些值时,不能使输出信号失真(见图18、19、20)。调节线性环节的电阻一般较容易使输出信号因幅值过大而失真。
根据前面的理论分析可以知道,当电路中加入非线性环节后,稳定输出的信号的幅值有可能会比不加非线性环节时减小,并且Rf可能的取值也更小。下面用仿真来验证。
图16Rf=28KΩ,R2=15KΩ时同相输入端和输出端的波形
图17Rf=25KΩ,R2=15KΩ时同相输入端和输出端的波形
从上面的两幅图中可以看出,当R2=15KΩ时,Rf的阻值可以取到28KΩ甚至是25KΩ,而且输出电压的幅值要比没有非线性环节时的输出电压幅值小。这与之前的理论结果是一样的。
文氏桥振荡电路
一、问题背景
将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路,放大器件可采用集成运算放大器。
RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间,构成正反馈,接在运算放大器的输出端和反相输入端之间的电阻,构成负反馈。正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电桥。
文氏电桥振荡器的优点是:不仅振荡较稳定,波形良好,而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。
而当R2的阻值发生变化时,通过仿真得到了如下波形
图18Rf=28KΩ,R2=3KΩ时同相输入端和输出端的波形
图19Rf=28KΩ,R2=10KΩ时同相输入端和输出端的波形
图20Rf=28KΩ,R2=30KΩ时同相输入端和输出端的波形
从仿真的波形可以看出,当其他电阻的阻值固定时,增大R2的阻值可以使输出电压的幅值增加,但是(通过仿真发现)当其阻值超过50KΩ时,输出电压的增幅将非常小,这是因为R2实际上是通过与二极管的动态电阻并联在一起对电路其作用的,当其阻值很大时,它们的并联电阻将主要由二极管动态电阻决定,这时R2的作用就比较微弱了。
这个值与理论值已经有了一定差距,可以认为此时是波形失真的临界状态。
下面是Rf阻值继续增大的过程中输出电压和同相输入端电压的一些波形。
图10Rf=31KΩ时同相输入端和输出端的波形
图11Rf=35KΩ时同相输入端和输出端的波形
图12Rf=50KΩ时同相输入端和输出端的波形
图13Rf=100KΩ时同相输入端和输出端的波形
3、通过在文氏选频电路的负反馈网络中加入非线性环节,可以让输出信号的波形稳定。
4、加入非线性环节后,负反馈网络原来的反馈电阻可能取的值将比不加非线性环节时小一些,输出信号也有可能取到比原来更小的幅值。
5、如果非线性环节由二极管和电阻并联组成,那么无论是调节非线性环节的电阻,还是调节负反馈网络中的其他电阻,都可以让输出波形的幅值变大。
此时如果R2增大,二极管稳定输出的功能仍然存在。但是由于电路的闭环放大倍数增加,并且对频率不是选频网络确定的其他噪音信号的抑制增强,故电路稳定输出的电压幅值将会增加。
四、电路仿真及仿真结果分析
(1)按照图1搭建文氏振荡电路如图5所示。
图5文氏桥振荡电路
通过仿真可以发现,当Rf的阻值小于或等于30KΩ时,电路都无法正常起振,而且如果Rf大于30KΩ,但是离30KΩ太近,也无法起振。仿真中多次调试发现,Rf=30.03KΩ已比较接近其取值可能的下限。图6是Rf=30.03KΩ时电路稳定振荡的输出波形。
那么,当信号频率很低时,有
故将会有 的相位超前 的相位,当频率接近0时,相位超前接近于90度。相反地,当信号频率很高以至于趋于无穷大时,可以得出 的相位滞后 的相位几乎-90度。
所以,在信号频率由0到无穷大的变化过程中,必然有某一个频率,使得输出量与反馈量同相,从而形成正反馈。下面就具体来求解此振荡频率。
由反馈系数
整理可得
若电路的信号频率为f,令特征频率
代入F的表达式,可以得到
。
为了使反馈的量足够大,要求F的模尽可能大,由上面的关系式不难得到,当
时,F的模有最大值
。
同时为了能够起振,又要求电路的电压放大倍数A与反馈系数F之间满足关系
这就要求
整理得到
。
也就是说,Rf的最小值是30KΩ,事实上,应略大于这个值。后面我们将通过仿真验证这个结论。
。
误差非常小,可以认为二者是相等的。这说明理论推导得到的Rf的阻值,以及输出电压与反馈电压的幅值关系,都是合理和正确的。
(2)Rf对输出波形的影响是十分显著的,通过前面的理论分析,我们知道,当Rf与30KΩ的差值较大时,电路的输出波形将会有较严重的失真,通过仿真发现,当Rf=30.2KΩ时,输出已经有了轻微的失真,当Rf=31KΩ时,输出的失真将会比较严重。
的关系,并且输出信号的频率只与选频网络的参数有关,而与电路的其他部分参数无关。
五、仿真结论
1、可以利用运放和文氏选频网络构成RC振荡电路,选出特定频率的正弦波,其中正弦波的振荡频率由文氏选频网络决定,幅值由运放的负反馈网络决定。
2、在文氏振荡电路中,如果负反馈网络的电阻过大,将导致电路的闭环放大倍数过大,输出电压信号可能进入非线性区,故输出波形将会有一定失真。而且,电路的闭环放大倍数越大,输出波形失真越严重。
图24Rf=29KΩ,R2=50KΩ时同相输入端和输出端的波形
从上面的图中可以看出,Rf的阻值对电路的输出波形的影响巨大,当其阻值达到29KΩ时,输出已经失真。这与Rf是单独起作用,而没有与其他(阻值较小的)电阻并联是有关的。
从以上各种条件下的波形图可以看出,只要能有产生稳定波形,那么电路输出端电压和同相输入端电压总满足
.
下面进行定性分析。
电路如图2。对于正反馈网络中的的文氏选频网络来说,选定的频率仍然是不变的,而且在该频率下,同相输入端和输出端仍然满足三分之一的比例关系,即
利用二极管的非线性自动调节负反馈的强弱来控制输出电压的恒定。振荡过程中两个二极管将交替导通和截止,其中一个处于正向导通状态的二极管与R2并联,由于二极管正向电阻随其两端电压的增大而下降,故电路的负反馈随振幅上升而增强,也就是说运放的闭环放大倍数随振幅增大而下降,直到满足振幅平衡条件为止。这样就容易使得输出电压稳定下来,故会看到比不加二极管时幅值更小的稳定振荡。而且由于其动态电阻的影响,Rf可以取的最小值也可以比不加非线性环节时更小一些。
同时,由于在反馈网络中并没有加入限幅的环节,那么如果运放理想的话,输出电压的幅值将是无穷大,但是由于运放实际上有一个最大输出电压,所以输出电压的幅值实际上由运放的最大输出电压控制,而无法由电路的参数求出。。