RC振荡电路设计报告

RC 振荡电路设计

姓名学号院、系、部班号完成时间

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2013级

模拟电子技术课程设计

摘要

RC振荡电路一般由放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环节四个部分组成。它适用于低频振荡，一般产生几赫~几百千赫的低频信号。RC振荡电路中，放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足正弦波振荡条件。选频网络的作用是实现单一频率的正弦波振荡。另外，有了稳幅环节就可以使振荡幅度达到稳定。本设计主要采用文氏电桥振荡电路连接示波器构成正弦波发生器。通过按RC振荡电路组成部分计算参数设计仿真电路，焊接电路板，实现振荡频率为160Hz的正弦波发生器实物。

RC振荡电路有许多种形式，常用的RC振荡电路有文氏电桥振荡电路，移相式振荡电路和双T型选频网络振荡电路等。但除了文氏电桥振荡电路，其它RC振荡电路的应用并不广泛。本设计按指标要求选用具有成本低、性能指标高、可靠、使用简单、安装调试方便等优点的文氏电桥振荡电路设计频率为160Hz的正弦波发生器。

关键词：RC振荡电路文氏电桥振荡电路稳幅正弦波发生器

第1章设计任务与要求 (4)

第2章方案与论证 (4)

2.1 RC振荡电路组成 (4)

2.2 放大电路 (2)

2.3 反馈网络 (2)

2.4 选频网络 (2)

2.5 稳幅环节 (3)

2.6 正弦波发生器 (3)

第3章单元电路设计与参数计算 (3)

3.1振荡频率 (3)

3.2起振条件 (3)

3.3 选择集成运放放大器 (3)

3.4 选择二极管 (4)

3.5 示波器 (4)

第4章仿真与调试 (4)

第5章结论与心得 (6)

附录 (7)

参考文献 (7)

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第1章设计任务与要求

利用文氏桥设计一振荡频率约为160Hz 的正弦波发生器。

第2章方案与论证

RC 振荡电路设计思路：

(1)要使得振荡频率约为160Hz ，应根据RC 振荡电路振荡频率公式f=来选取合适的R 和C 的值以实现单一频率的正弦波振荡。

(2)根据选取的R 和C 元件组成RC 串并联网络。选择合适的集成运放芯片作为放大电路，再连入反馈网络，使反馈网络和放大电路构成正反馈系统。另外还要在R F 和R ’支路引入一个负反馈。连接RC 串并联网络，放大电路和反馈网络组成文氏电桥振荡电路。并且，R F 和R ’之间还要满足RC 振荡电路的起振条件。

(3)文氏电桥振荡电路组成好以后，在反馈电阻R 串联一个并联两个方向相反的二极管的支路实现RC 振荡电路的稳幅。

(4)在文氏电桥振荡电路的输出端连接示波器，即可得到振荡频率约为160Hz 的正弦波发生器。

2.1 RC 振荡电路组成

RC 振荡电路由放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环节组成。RC 振荡电路的原理图如图所示。

图2-1 RC 振荡电路原理图

2.2放大电路

RC振荡电路中的放大电路由集成运放放大器构成。放大电路可以实现对信号的放大，并且放大电路会和反馈网络构成正反馈网络，在RC振荡电路中具有重要的实际作用。

2.3反馈网络

RC振荡电路中，连接集成运放和RC串并联电路，在RC串联电路和RC并联电路的接线处连接一根导线至集成运放的正极，就可以得到一个接成正反馈的反馈网络。另外，R F和R’支路还引入一个负反馈。反馈网络原理如图2-3所示。

图2-3 RC振荡电路反馈网络原理

2.4选频网络

RC振荡电路的选频网络是RC串并联网络，由电阻和电容元件构成。电路图如图2-4所示。

图2-4 RC 振荡电路的选频网络

2.5 稳幅环节

为了使振荡幅度达到稳定，可以使用两个方向相反的二极管并联再串联反馈电阻R F ，以达到稳幅的作用。

2.6 正弦波发生器

在RC 振荡电路的输出端连接示波器就可以得到规定频率的正弦波发生器。

第3章单元电路设计与参数计算

3.1 振荡频率

题目要求RC 振荡电路的频率约为160Hz 。根据RC 振荡电路振荡频率的计算公式：f=计算合适的R 和C 的参数。选取参数为10k Ω的电阻，0.01uF 的电

容。

3.2 起振条件

RC 振荡电路的振荡条件为|A ·F ·

|=1，即满足幅值平衡条件和相位平衡条件。幅值平衡条件为A ·

·F ·

=1，相位平衡条件为φa +φf =2n π。在f=f 0=1/（2πRC ）时，|F ·

|=1/3。所以RC 振荡电路的起振条件为|A ·

u |>3。已知同相比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为1+R F /R ’，为了达到1+R F /R ’>3，负反馈支路的参数应满足的关系为R F >2R ’。若参数选择不适当则容易使波形失真。故选择10k 的电位器以改变R F ，R ’=2.1k Ω。

3.3 选择集成运放

要选择增益大且适合RC 振荡电路的集成运放，所以选择型号为UA741CN 的集成运放放大器。UA741CN 的特性参数为：

工作电压：22±V ；差分电压：30±V ；

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输入电压：18

V；

UA741CN的管脚图如图3-3所示：

图3-3 UA741CN管脚图

3.4选择二极管

二极管的作用是使振荡幅度达到稳定。RC振荡电路中选用1N4007GP作为稳幅二极管。1N4007GP的主要参数为：

最高反向耐压：1000V；

最大正向平均整流电流：1.0A；

正向压降：1.0V；

3.5示波器

设计好的RC振荡电路再连接一个示波器就能得到固定频率的正弦波发生器。注意示波器的通道连接了RC振荡电路的输出端以后还要接地。

第4章仿真与调试

根据Multisim软件绘制仿真电路图。在电路图仿真的时候，要将所需的元件连接正确，确保电路是正确的，输出波形是正确的。电路图连接好以后，双击示波器点击开始按键，观察示波器中正弦波形的产生。在电路连接正确的条件下，电路会有频率为160Hz的正弦波产生。如果在运行框中的波形运行的速度太快或者太慢，调节图形框下的timebase的比例。如果要调节波形的高度，调节所连接通道的channel的比例。知道产生速度适中，高度适中的正弦波。

仿真电路完成后，根据仿真电路图进行电路板焊接。焊接时，先固定原件，再焊

接导线。安装元件的时候，按电路的组成部分一部分一部分安装。所以先安装RC串

串联一个两个并连着并联电路，再连接放大电路和反馈网络，最后再用反馈电阻R

的反向的二极管以实现稳幅作用。安装时要注意，注意两个二极管连接的时候极性要相反。元件安装完成后，再焊接导线将电路完善。具体的仿真调试图如下图4-1所示。

图4-1 RC振荡电路构成的正弦波发生器仿真调试图

图4-2 RC振荡电路构成的正弦波发生器波形

图4-3 RC振荡电路实物

第5章结论与心得

经过近几天的努力，终于完成了RC振荡电路的课程设计。在设计的过程中，因为电路的连接方式，电路的具体原理和电路板的焊接等问题烦恼过，但也因为最后成功解决了这些问题而欣喜。

要完成课题设计首先要有一个可以实现课题要求的电路图。Multisim仿真软件对我们在设计电路图和检查电路结果方面有很好的帮助。但是，不能快速且熟练的使用仿真软件是我们的一大难题。所以，我们应该在课外时间多熟悉和学习应用仿真软件，它会在我们学习专业知识时提供很大的帮助。

在焊接电路板的过程中，由于是第一次焊接电路板，焊接的技术和手法还非常的生疏。焊接电路板的时候，要先用焊锡固定住元件，将元件在电路板上按照电路图上的位置摆放。固定好元件以后再用焊锡和导线连接各个元件。在电路板上摆放各个元件的时候，要看好电路板上一一对应的电路孔。不能将元件的插头插入有铜线连接的

两个孔，因为有铜线连接的两个孔其实是一个孔。在用焊锡焊接电路板时，要使焊锡饱满均匀且整洁的焊住元件的各个管脚，不能出现焊锡溢出到别的元件的插孔处，因为那样的话元件之间会形成连通，会直接影响到电路板的最终输出结果。而且，在焊接集成运放芯片的时候，一定要提前查好集成运放芯片的管脚图，在正确的管脚接正确的线，否则很有可能会烧坏电路板，不能完成实验。

在做RC振荡的课程设计过程中，我发现我们平时所学的理论有的时候应用不到实际中去。虽然课程设计完成，但是我觉得我们真的应该多加强我们的动手能力。并且要养成在做实验的时候的好习惯。比如在连接线路之前先检查元器件的好坏，检查导线的好坏，确保接线正确再打开电源等等。

通过这次的课程设计，使我明白了专业基础和理论的重要性，更使我明白了理论和实际相结合的重要性。在以后的学习生活中，我会努力学习，不断提高自身的综合素质，实践能力，动手能力和自学能力。并且，还会多阅读与专业方面的有关书籍，不断充实自己的专业知识，以更好的提高自己的实际操作以及应用能力。

附录

RC振荡电路实物所用元器件清单：

1. 10k电阻两个

2. 2.7k电阻一个

3. 10k电位器一个

4. 二极管1N4007GP 两个

5. 集成运放UA741CN 一个

6. 导线

参考文献

[1] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程（第三版）. 高等教育出版社, 2005.

[2] 熊伟. Multisim电路实践及仿真应用. 清华大学出版社,2005.