文氏桥振荡器
9.4文氏桥振荡器
R
1 jRC 1 R
31 j( Nhomakorabea 0 )
jC 1 jRC
0
0
1 RC
当 0
时, F 0,
F 1 3
满足 F A 0
8k 0.02
8k 0.02 2k
文氏桥振荡器电路
[例]要求振荡频率 f0 1kHZ , 设计电路。
[解]
运放构成的正弦波振荡器 ---文氏桥振荡器
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正弦振荡器
▲ 产生正弦波的振荡条件：振荡相位条件： --正反馈, 且：
A F 2n , n 0,1,2,
振荡振幅条件：
U f
Ui,
U f
FUO ,
U
i
U O A
A F 1
(平衡条件)
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4k
f0
1 2RC
,
选C 0.02F,
得：R 7.958 k, 取R 8k
A 1 R1 3, R2
取：R 2： 2k, 得： R1 4k
为了便于起振, 一般 取A>3, R1>4kΩ
文氏桥振荡器虚拟仿真
二极管并联在电阻上 是为了更好起振与稳 幅。
文氏桥振荡器电路
A F 1
(起振条件)
A F 1 故：
为了产生单一正弦波, 只允许一个频率 满足振荡条件, 故还需一个“选频网络”。
文氏桥振荡器电路
A
U O U
K
1
R1 R2
文氏电桥振荡器仿真
相频特性 实验电路同上，输入正弦波信号us 并保持其大小不变，改变输入信号 us的频率f ，观测uo与us 的相位差，用示波器的双踪来观测us接CH1，uo接CH2。记下不同频率f时uo与 us相差时间△t,换算成相位差角度Ф=360*(dt/T)并记人表2中。
表2 测量开环幅频特性与相频特性记录表
实验报告要求:
五.注意事项：
一.实验目的 1.掌握RC文氏电桥振荡器的工作原理,研究负反馈强弱对振荡器的影响; 2.学习用示波器测量正弦波振荡器振荡频率.开环幅频特性和相频特性的方法. 二.预习要求 1.复习RC文氏电桥振荡器的工作原理,计算实验用电路的振荡频率. 三、实验原理与实验电路 1 .RC文氏电桥振荡器: 振荡角频率: fo=1/(2πRC) 当f=fo时: φ=00 Fvmax=up/uo=1/3
四、实验内容
-12V
u0
+12V
AN741
-
+
Us cp
u0
R=10k
R=10k
C=0.01u
C=0.01u
R1=10k
R2=10k
Rp=100k
S
D2
D1
up
4
7
6
2
3
开关S闭合，作正弦波振荡器； 开关S断开,并输入us，作选频放大器。
表1 RC文氏电桥正弦波振荡器实验记录表
测量开环幅频特性和相额特性。 所谓开环就是将图1中的正反馈网络断开，把开关S拨向us端并输入信号us,使之成为选频放大器电路。 幅频特性 在图1中（S开关拨向us端）输入信号us。为了保持放大器工作状态不变，取us= 5v。改变输入信号us 的频率f ，并保持电压 us大小不变，分别测量相应的uo值，并记人表2中。
文氏桥振荡器原理
文氏桥振荡器原理文氏桥振荡器是一种常用的振荡电路，广泛应用于无线通信、广播电视、雷达等领域。
它基于电路中的正反馈原理，通过将部分输出信号送回到输入端，实现了持续的振荡输出。
本文将详细介绍文氏桥振荡器的原理、工作过程以及其应用。
文氏桥振荡器由一个反馈网络和一个放大器组成。
放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则确保系统的稳定性，并提供正反馈。
正反馈使得信号在系统中循环放大，从而实现振荡。
反馈网络由两个传输线和两个可变电容器构成。
这两个传输线可以是同轴电缆或微带线。
它们的长度相等，通过一个直流电阻连接。
可变电容器用于调节传输线的电容值，从而选择合适的振荡频率。
放大器一般采用双极型晶体管或场效应管。
放大器的输入和输出分别与反馈网络的两个传输线相连。
输入信号通过放大器经过反馈网络后，再次输入到放大器中进行放大。
反馈信号会经过一次反向相位变化，从而产生正反馈效果。
文氏桥振荡器的振荡条件是反馈网络的相位移为180度，并且反馈信号的幅度要足够大，以保持持续振荡。
当振荡器工作时，任何略微的扰动都会被放大，使得系统维持在稳定的振荡状态。
文氏桥振荡器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 初始时，振荡器处于静止状态，没有任何输出。
2. 由于微小的噪声或扰动，输入信号在放大器中被放大。
3. 放大器的输出通过反馈网络传输，并再次输入到放大器中。
4. 反馈信号在传输线中经历180度的相位变化，并被放大器放大。
5. 放大器的输出作为振荡器的输出信号，经过反馈网络返回到放大器。
6. 这个过程不断重复，信号在放大器和反馈网络之间循环放大，并最终达到稳定的振荡状态。
文氏桥振荡器的频率可以通过调节反馈网络中的传输线长度或可变电容器的电容值来实现。
当传输线长度较短时，频率较高；而当传输线长度较长时，频率较低。
可变电容器的电容值与频率成反比，因此可以通过调节电容值来改变振荡频率。
文氏桥振荡器具有以下几个特点：1. 简单可靠：结构简单，零部件少，容易实现和调整，振荡稳定可靠。
文氏电桥振荡器的工作原理
文氏电桥振荡器的工作原理
文氏电桥振荡器是一种基于电桥平衡的振荡器电路，常用于产生稳定的正弦波信号。
其工作原理如下：
1. 电桥平衡状态
文氏电桥振荡器的基本原理是利用电桥的平衡状态来产生振荡。
电桥是由两个电阻和两个电容组成的电路，当电桥平衡时，电路中的电流为零。
为了产生振荡，需要在电桥中加入一个外部信号源，如一个交流电源或一个射频信号。
2. 振荡过程
当电桥中加入外部信号源后，电桥的平衡状态会被打破，电桥中的电流不再为零。
这个电流会通过电桥中的电阻和电容产生电压，从而改变电桥的平衡状态。
如果电桥中的电阻和电容的值可以使得电桥再次达到平衡状态，那么就可以产生稳定的振荡。
在文氏电桥振荡器中，通常使用两个可变电阻和两个固定电容组成电桥。
当电桥平衡时，振荡器处于稳态。
当加入一个外部信号源后，电桥会失去平衡，产生电流。
这个电流会通过电桥中的电阻和电容产生电压，从而改变电桥的平衡状态。
如果电桥中的电阻和电容的值可以使得电桥再次达到平衡状态，那么就可以产生稳定的振荡。
3. 输出信号
文氏电桥振荡器产生的输出信号为正弦波，其频率由电桥中的电容和电阻的值决定。
在振荡过程中，电桥的平衡状态会不断被打破和重新建立，从而产生周期性的电流和电压波动，最终形成稳定的正弦波输出信号。
综上所述，文氏电桥振荡器的工作原理基于电桥平衡状态和振荡过程，利用电桥中的电阻和电容的值来产生稳定的正弦波信号。
文氏桥振荡器
3.20文氏桥振荡电路的设计与测试一、实验目的1 掌握文氏桥震荡电路的设计原理。
2 掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法。
二、设计要求使电路输出从无到有，从正弦波到失真。
定量绘出波形，研究RC参数对振荡频率的影响。
三、电路原理图四、电路原理如上图所示为RC文氏桥振荡电路。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路，并起选频作用，R1、R2、Rw及二极管等元件构成负反馈和稳幅条件。
调解Rw可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1和D2要求特性匹配，以确保输出波形正、负半周期对称。
R3的接入是为了消弱二极管的影响，改善波形失真。
电路的振荡频率：f=1/2πRC 起振的幅值条件：Af=1+Rf/R1>=3 。
调整Rw，使得电路起振，且失真最小。
改变选频网络的参数C或R，即可调解振荡频率。
五、实验内容1.文氏桥振荡器的实现电路图：此时未起振调节R4，至R4=1K×17%=170欧时，电路开始振荡，电路其他参数不发生改变。
当R4=770欧时，如图，输出没有明显失真。
当R4=790欧时，如图，输出开始出现失真，此时振幅为10 V.负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响的分析：由起振的幅值条件：Af=1+Rf/R1 >=3 和实验结果可知（1）当负反馈较弱即R4较小时，Af<3,不能起振；（2）当负反馈较强即R4较大时，由于直流源电压和运放的限制，负反馈越强，失真越严重。
2.研究RC参数对振荡频率的的影响（1）R=1000欧，C=1uF时，如图，周期T=548.630-542.228=6.402 ms，所以频率 f1=1/T= 156.2 Hz（2）R=1000欧，C=10uF时，如图，周期T=835.272-771.636=63.64 ms，所以频率 f2=1/T= 15.7 Hz（3）R=100欧，C=1uF 时 ，如图，周期T=56.293-55.638=0.655 ms ，所以 频率 f3=1/T= 1526.7 Hz（4）R=10千欧，C=1uF 时 ，如图，周期T=776.474-713.216=63.26 ms ，所以频率 f4=1/T= 15.81 Hz从实验结果可以总结出，当R 或C 增大时，f 会减小；同理，当R 或C 减小时，f 会增大。
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。
rc文氏电桥振荡电路
rc文氏电桥振荡电路1. 引言RC文氏电桥振荡电路是一种常见的电子电路，可以产生稳定的振荡信号。
它由RC网络和文氏电桥组成，通过反馈机制实现自激振荡。
本文将深入探讨RC文氏电桥振荡电路的原理、特点、设计方法及应用。
2. RC文氏电桥振荡电路原理2.1 RC网络RC网络是由电阻(R)和电容(C)组成的网络，它可以作为振荡电路的基础组成部分。
当电容充电或放电时，可以产生变化的电压信号。
RC网络可以通过调节电阻和电容的数值来改变振荡频率和振幅。
2.2 文氏电桥文氏电桥是一种平衡交流电桥，由一个电感(L)和两个电容(C1和C2)组成。
当桥路平衡时，可以产生稳定的交流信号。
文氏电桥是常用的振荡电路中的重要部分，通过调节电感和电容的数值可以改变桥路的平衡条件。
2.3 自激振荡原理RC文氏电桥振荡电路是一种自激振荡电路，它基于反馈机制实现振荡。
当桥路发生微小的不平衡时，由于反馈作用，会引起振荡信号的放大，进而驱动桥路向稳定状态靠近。
通过调节RC网络和文氏电桥的参数，可以实现稳定的振荡输出。
3. RC文氏电桥振荡电路设计方法3.1 选择合适的RC网络根据实际需求和设计目标，选择合适的RC网络。
通过调节电阻和电容的数值可以调整振荡频率、振幅和波形形状。
3.2 优化文氏电桥参数由于文氏电桥的电感和电容可以直接影响振荡频率和稳定性，因此需要进行参数优化。
可以通过改变电感和电容的数值，或者通过添加调节电路来实现。
3.3 确保反馈机制稳定自激振荡电路需要一个稳定的反馈机制来保持振荡的稳定性。
可以通过添加放大器、滤波器或稳压器来实现反馈，确保振荡信号的稳定输出。
3.4 对振荡电路进行调试和测试在设计完成后，需要对振荡电路进行调试和测试。
可以通过测量输出信号的频率、振幅和波形形状来验证设计的有效性。
如果需要，可以进行参数调整和优化。
4. RC文氏电桥振荡电路的应用4.1 信号发生器由于RC文氏电桥振荡电路可以产生稳定的振荡信号，因此可以作为信号发生器使用。
文氏电桥振荡器
§4.7 由集成运算放大器组成的文氏电桥振荡器一、实验目的1．了解集成运放的具体应用；2．掌握文氏电桥振荡器的工作原理及选频放大器的工作原理。
二、实验设备1．计算机、DAQ卡PCI-6014、SC-2075信号调理附件，LabView和实验配套程序。
2．导线、电阻、电容若干，晶体二极管IN4004、集成运放HA741。
三、实验原理（P24）1．实验电路实验电路如图4.7.1所示。
图4.7.1文氏电桥振荡器2．工作原理四、预习要求1．复习文氏电桥振荡器工作原理，熟悉所用集成运放的参数及管脚排列。
2．按图4.7.1中参数计算振荡频率，欲使振荡器能正常工作，电位器Rw应调在何处?五、实验内容及步骤1．基本文氏电桥振荡器在SC-2075信号调理附件的面包板上插好器件，按图 4.7.1接线；将[DC POWER OUTPUTS 士15V]引出来作为电源，即：Vcc=15V，V EE=-15V；先不接入二极管D1、D2。
（1）测量振荡频率将V o端接到[ANALOG INPUTS CH2]；运行LabView配套程序；观察振荡器输出V o波形，同时调节Rw，使输出V o为无明显失真的正弦波，测量此时的V o幅值及频率；按“保存数据1”按钮，保存数据。
估算负反馈系数F-和振荡频率理论值，和实验值对比，填写到表格中并保存。
调节Rw，测量V o无明显失真时的变化范围；按“保存数据2”按钮，保存数据。
（2）测量开环幅频特性将图4.7.1中的正反馈网络在A点断开，使之成为选频放大器。
将Vi端接到[ANALOG OUTPUTS CH0]，V o端接到[ANALOG INPUTS CH2]；运行LabView配套程序；调节输入信号Vi的幅值等于（1）中测量的V o幅值，保持输入信号的幅值不变，改变信号频率f（从1—600Hz扫频），按“开始扫描”按钮，测得开环幅频特性曲线；按“保存波形数据”按钮，保存数据。
2．具有二极管稳幅环节的文氏电桥振荡器按图4.7.1接线，接入二极管D1、D2。
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3.20文氏桥振荡电路的设计与测试
一、实验目的
1 掌握文氏桥震荡电路的设计原理。
2 掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法。
二、设计要求
使电路输出从无到有，从正弦波到失真。
定量绘出波形，研究RC参数对振荡
频率的影响。
三、电路原理图
四、电路原理
如上图所示为RC文氏桥振荡电路。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路，并起选频作用，R1、R2、Rw及二极管等元件构成负反馈和稳幅条件。
调解Rw
可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1和D2要求特性匹配，以确
保输出波形正、负半周期对称。
R3的接入是为了消弱二极管的影响，改善波形失真。
电路的振荡频率：f=1/2πRC 起振的幅值条件：Af=1+Rf/R1>=3 。
调整Rw，使得电路起振，且失真最小。
改变选频网络的参数C或R，即可调解振荡频率。
五、实验内容
1.文氏桥振荡器的实现
电路图：
此时未起振
调节R4，至R4=1K×17%=170欧时，电路开始振荡，电路其他参数不发生改变。
当R4=770欧时，如图，输出没有明显失真。
当R4=790欧时，如图，输出开始出现失真，此时振幅为10 V.
负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响的分析：
由起振的幅值条件：Af=1+Rf/R1 >=3 和实验结果可知
（1）当负反馈较弱即R4较小时，Af<3,不能起振；
（2）当负反馈较强即R4较大时，由于直流源电压和运放的限制，负反馈越强，失真越严重。
2.研究RC参数对振荡频率的的影响
（1）R=1000欧，C=1uF时，如图，周期T=548.630-542.228=6.402 ms，所以频率 f1=1/T= 156.2 Hz
（2）R=1000欧，C=10uF时，如图，周期T=835.272-771.636=63.64 ms，所以频率 f2=1/T= 15.7 Hz
（3）R=100欧，C=1uF 时 ，如图，周期T=56.293-55.638=0.655 ms ，所以 频
率 f3=1/T= 1526.7 Hz
（4）R=10千欧，C=1uF 时 ，如图，周期T=776.474-713.216=63.26 ms ，所以
频率 f4=1/T= 15.81 Hz
从实验结果可以总结出，当R 或C 增大时，f 会减小；同理，当R 或C 减
小时，f 会增大。
这与振荡频率的计算公式 fo= 1
2πRC
相符。
3.稳幅作用分析
断开D1、D2，R=1千欧，C=1uF ，此时由下图可知，最大不失真波形对
应的R4=520欧，比有二极管时的相应R4小。
可见，二极管对此电路有稳幅作用，有缓解输出电压失真的作用。