模电实验7 RC桥式正弦波振荡器（文氏桥振荡器）

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模电实验7 RC桥式正弦波振荡器（文氏桥振荡器）

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/weixin_47510497/article/details/144249182

一、实验目的

掌握RC桥式电路的振荡条件，了解正弦波产生的方法，了解振幅稳定的原理。
学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

二、实验原理
1．振荡器的振荡条件
电路振荡的产生是因为电路受到微小的干扰，当这个微扰经过反馈后强于原输入信号，则经过多次循环反馈后，振幅越来越大，直到电源电压限制了它的振幅为止。通常情况下，反馈为F，放大器增益为A，电路起振的条件为：
1）振幅条件：
|F|·|A|≥1 （4-7-1）
2）相位条件：
ΦF+ΦA=2nπ，n=0，1，2 …… （4-7-2）
2．正弦波振荡电路
正弦波振荡电路由放大电路、选频网络、正反馈网络及稳幅环节组成，其中放大保证电路能够有从起振到动态平衡的过程；选频可以确定电路的振荡频率，保证产生单一的正弦波信号；引入正反馈，使输入信号等于反馈信号；稳幅电路是非线性环节，可以稳定输出信号的幅值。
常见的正弦波振荡器为RC桥式正弦波振荡器，也称文氏桥振荡器，如图4.7.1所示电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。其中RC串、并联网络构成正反馈支路，同时兼作选频网络；R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节，调节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。
（4-7-3）
rD 为二极管正向导通电阻。
由于RC串并联选频网络的频率特性为

（4-7-4）

因此起振条件是放大倍数AV ≥3，当AV ＞3时，放大器工作于非线性区，波形将产生失真。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，当放大器输出幅值很小时，二极管接近于开路，二极管与R3组成的并联支路的等效电阻近似为R3，放大倍数AV增大，有利于起振；但当输出幅值很大时，二极管导通，二极管与R3组成的并联支路的等效电阻减小，AV下降输出波形的幅值趋于稳定。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。调整反馈电阻RF（调RW），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大RF。如波形失真严重，则应适当减小RF。

图4.7.1 RC正弦波振荡器

三、实验仪器与设备

DS1052E型数字示波器
DT9205型数字万用表
模拟电路综合实验箱

四、实验内容及步骤
按图连接电路，输出端接示波器。

接通±12V直流电源，调节电位器RW，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。观察负反馈强弱对输出波形的影响。
当RW=2.5K时，滑动变阻器从0到100都不产生波形。
当RW=3K时，滑动变阻器从0到100都不产生波形。
当RW=5K时，滑动变阻器从0到65不产生波形，如图1所示，当滑动变阻器到66时，产生正弦波，如图2所示；跳到78失真，如图3所示。

图1不产生波形

图2 产生正弦波

图3 波形失真
调节电位器RW，使输出电压uo幅值最大且不失真，用示波器分别测量输出电压uo的幅值（峰-峰值）及振荡频率fo。
当RW=5K时，如图4所示，当滑动变阻器处于百分之77的位置时，波形幅度最大不失真，此时幅度为10.480V，频率为1559KHZ

图4 滑动变阻器处在百分之七十七的位置
在选频网络的两个R=10kΩ电阻上并联同一阻值的电阻，观察并测量振荡频率，记录此时的振荡频率fo´，与理论值进行比较。
此时周期为321.561us，频率为3109HZ
理论值为 1/(2*(5x10^3)*(0.01x10^-6)*3.14)=3184HZ
误差为75HZ，误差很小。

图5 并上10K电阻后的波形图
断开二极管D1、D2，观察并记录输出波形的变化，要求标明波形幅度，说明D1、D2的稳幅作用。
断开后波形如图6所示，此时波形产生失真，说明二极管可以有效防止波形失真，进行稳幅。

图6 断开二极管后的波形图
将以上测量结果记录于表4.7.1中。