集成电路RC正弦谐振器
实验八 RC正弦波振荡器
实验八 RC正弦波振荡器实验目的：1.熟悉仿真软件MULTISIM的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法。
2.熟悉POCKETLAB硬件实验平台，掌握基于功能的使用方法。
3.掌握RC正弦波振荡器的设计和分析方法。
4.掌握RC正弦波振荡器的安装与调试方法。
实验内容：一.仿真实验1.RC相移振荡电路如图8-1所示，在MULTISIM中搭建其开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件与振幅条件。
图8-1 RC相移振荡电路所以f=649.7HZ所以放大器的增益绝对值大于29.图8-3 RC相移振荡电路开环仿真图图8-4 RC相移振荡电路开环仿真幅频图和相频图由幅频特性曲线图可知，该电路的振荡频率为640.4004HZ。
2.在MULTISIM中搭建8-1电路，进行瞬态仿真。
所以=19.89*10^-5意向网络增益为1/3，所以为满足起振条件，基本放大器增益应大于3.表8-1 RC相移振荡电路振荡频率计算值仿真值实测值振荡频率649.7HZ 628.099HZ 633HZ3.将8-1电路振荡频率增加或减小10倍，重新设计电路参数。
表8-2 RC相移振荡电路振荡频率改动原件改动前频率减小10倍频率增加10倍R R=10k R=100k;R20=3000kC C=10nF C=100nF60.84HZ C=1nF 6．08kHZC=1nF C=100nFR=100K4.调试修改文氏电桥振荡器，进行瞬态仿真。
表8-3 文氏电桥振荡电路振荡频率C1(uF) R1(K) R2(K) R3(K) R4(K) 0.01 20 10 4.7 16.8表8-4 文氏电桥振荡电路振荡频率设计值仿真值实测值振荡频率800HZ 791.76HZ 830HZ图8-5 文氏电桥振荡器瞬态波形图图8-6 文氏电桥振荡器频谱图一．硬件实验1.电路连接2.瞬态波形观测3.频谱测量图8-7 RC电路瞬态波形图图8-8 RC电路频谱图4.按以上步骤对文氏电桥电路进行相应硬件实验图8-9 文氏电桥振荡器瞬态波形图图8-10 文氏电桥振荡器频谱图实验思考：1.将8-1所示电路中的C从10nF改为0.1nF后，进行仿真，结果如何？请解释原因。
RC正弦波振荡电路 ppt课件
具有正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器
正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器框图 正反馈网络 B+ : 产生振荡所必须；负反馈网络 B- : 抑制高次谐波。
实现振荡器的两种方案
1、B+ 为带通特性， B-为全通特性 2、B- 为带通特性， B+为全通特性
在 f0附近，正反馈 >负反馈， 满足起振条件；
1 3
AB A( ) 1 起振条件
1
Rf 1
正反馈网络的传3输系数R：f 1 R f 2
BBB R 1Z1Z13R1ZR2f2R1R1ff2R1RCC12f22CRRR112f 1Cj31(12R2CCA11
1
R1C2
)
R 2R 平衡时要求
• 模拟微分方程的求解。已知自由振荡的数学模型是二阶微
分方程：
d 2uo dt 2
o
duo dt
2ouo
0
上式经两次微分可得：
uo 0 uodt 02 uodt dt
0 uo 0 uodtdt
PPT课件
9
只有当ε=0时，其解为等幅振荡。但是，由于开机时电路初始状 态的随机性，容易造成使ε<0，而使电路停振。故一般选ε>0， 电路起振后产生增幅振荡，再增设限幅电路使其趋于等幅振荡。
远离 f0时，负反馈 >正反馈，抑制PP高T课次件谐波。
3
B 文氏电桥振荡器
Rf 1
电负阻反Rf1馈和系R数f2组成负反馈网络，R全f 1通网R f络2
正电反路馈的网环络反有馈电系阻数R为1﹑R2和电容C1﹑C2组成，
具A有B带通A特(性B B )
B 两称个为反 文馈 氏网 电o络 桥构振R成荡1C一器个。电桥，故此振荡器
集成电路rc正弦波振荡电路实验报告
集成电路rc正弦波振荡电路实验报告
通过实验了解集成电路RC正弦波振荡电路的特点和工作原理，掌握搭建和调试电路的技能。
实验原理：
RC正弦波振荡电路由一个一阶RC滤波器和一个反相比例运算放大器组成。
当输出信号通过RC电路反馈到输入端时，会形成一个闭环的正反馈回路，从而产生振荡信号，其频率和幅度由RC电路和反相比例运算放大器的增益决定。
实验内容：
1. 搭建RC正弦波振荡电路，连接电源和示波器，调整电路元件参数，使得输出信号呈现稳定的正弦波形。
2. 测量电路中各元件的电压和电流值，并计算增益、相位差和频率等参数。
3. 调整电路参数，观察输出波形的变化，验证理论分析结果。
实验结果：
经过实验，我们成功搭建出RC正弦波振荡电路，输出信号呈现出稳定的正弦波形。
测量结果表明，电路中各元件的电压和电流值符合理论预测。
增益、相位差和频率等参数也与理论公式相符。
同时，我们还通过调整电路参数观察了输出波形的变化，验证了理论分析结果。
实验结论：
RC正弦波振荡电路是一种基于RC滤波器和反相比例运算放大器
的振荡电路，其工作原理是利用正反馈回路产生振荡信号。
通过实验，我们成功搭建了该电路，输出信号呈现出稳定的正弦波形。
实验结果表明，电路中各元件的电压和电流值符合理论预测。
增益、相位差和频率等参数也与理论公式相符。
中国民航大学电子信息技术实验课件RC振荡器
因此为了产生所需要的信号，应先调节RP2，使Av稍大于3， 那么这个ω=1/RC的信号就会很快被放大，此时再逐步减小 RP2，也就是减小Av使之等于3，这样就产生了一个正弦波信 号。到此我们就完成了一个“无中生有”的过程。
实验原理
稳幅措施： 由于电源电压的波动、电路参数的变化、环境温度的变化等 因素的影响，将使输出幅度不稳定。 采用一般的电阻RP2、 R1引入负反馈稳幅还不够，常用方法之一是采用非线性热敏 元件来稳幅。如电路中的RP2换为负温度系数的热敏电阻，就 可实现稳幅。 非线性电阻稳定输出电压的另一种方案是利用JFET 工作在 可变电阻区。当JFET的漏源电压um较小时，它的漏源电阻 RDS可通过栅源电压VGS来改变。因此，可利用JFET进行稳幅。
实验原理
从这个电路我们可以看出：电路中除了要为运放供电外无 任何电信号的输入，那么为什么它可以产生正弦波信号呢？ 我们的回答是：信号的产生源于电路的自激现象。 什么是电路的自激呢：在具有反馈网络的电路中，如果反 馈过深，有时放大电路就不能正常工作而产生振荡现象， 这就称为电路的自激，这时电路即使没有信号输入也会有 输出。 而什么是反馈呢？将输出信号的一部分或全部送回到输入 就称为反馈。反馈包括正反馈和负反馈。 使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈； 使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈；
实验原理
如果将以上电路中换一种表示方式，我们就会发现这 个电路就是同相比例放大器。而这个放大器的输入信 号就是输出信号的一部分。
实验原理
我们已经计算过同相比例放大器的电压增益为：
RP 2 AV 1 R2 B点是这个同相比例放大器的输入点，设 R1=R2=RP1=RP2=R、C1=C2=C，那么它的电压为： 1 || R j C Vi VO 1 1 || R R j C j C
实验十集成电路RC正弦波振荡器
实验十 集成电路RC 正弦波振荡器一、实验目的1、掌握桥式RC 正弦波振荡器的电路构成、工作原理及其振荡条件。
2、熟悉正弦波振荡器的调整、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。
4、研究负反馈强弱对振荡的影响。
二、实验原理图10.1为RC 桥式正弦波振荡器。
其中RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 1、R 2、R W及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器R W ，可改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反 图10.1正弦波振荡器向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D 1、D 2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。
R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形的失真。
电路的振荡频率RC f π210= 起振的幅值条件21≥R R f 式中()D W f r R R R R //32++=， r D — 二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻R f （调R W ），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R f 。
如波形失真严重应当减小R f 。
改变选频网络的参数C 或R ，即可调节振荡频率。
一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程的频率细调。
三、实验内容及步骤1、按图10.1连接实验电路。
检查无误后，接通电源。
2、调节电位器R W ，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。
描绘u 0的波形，记录下临界起振、正弦波输出及失真情况下的R W 值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。
3、调节电位器R W，使输出电压u O幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压u O、反馈电压U F+和U F-，分析研究振荡的幅值条件。
4、用频率计测量频率f0，然后在选频网络的两个电阻R上并联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。
电子技术基础实验实验十、RC正弦波振荡器
应用：无线电通讯、广播电视，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。
RC正弦波振荡器的结构
正弦波振荡器的基本 组成部分： ①基本放大电路 由集成运放担任 ②正反馈网络 ③选频网络 ④稳幅环节
RC文氏桥振荡电路的稳幅
稳幅措施可采用具有 负温度系数的热敏电阻 RF或1
RF R1
) ≥3
热敏电阻R1实现。当振
荡幅度增大时，流过RF
的电流增加，RF阻值减
小使增益降低，输出幅
度下降。反之输出幅度
增加。
实验内容
1）连接电路（R=12K)， K1-1、K1-2接“1”，调RW 使电路正常振荡，用数字 表测量IC各管脚电压，记 录于表2—10—5
2）开关K1-1、K1-2均接“1”，调RW使电路产生振荡，测量表 2—10—6
正弦波发生器的基本原理
正弦波发生器是无需输入信号，能自动输出 一定幅度、一定频率正弦信号的电路，从能量的 角度来看，它是把直流能量转变为交流能量的电 路。它在通信、无线电等诸多领域得到广泛应用。
它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百 兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦
常用的正弦波振荡器
RC振荡电路：输出功率小、频率低 LC振荡电路：输出功率大、频率高
测量正常振荡时放大器的放大倍数，记录表2—10—7
•
•
Auf F(+)
3）测量明显失真时的放大倍数，记录表2—10—8
•
•
Auf F(+)
测试方法：将电路接成振 荡器，调Rw使输出产生明 显失真
4）测量停振时放大器的放大倍数，将电路接成振荡器，调Rw使之停振，记 录表2—10—9
本科毕业设计论文--rc正弦波振荡器课程设计
摘要振荡器是一种在没有外加激励信号，而自动的将直流电源产生的能量转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的电路。
振荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所组成。
振荡器的种类很多，根据工作原理来分，可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
根据所产生波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。
根据选频网络所采用的器件来分，可分为LC振荡器、晶体振荡器以及RC振荡器等。
正弦波振荡器在无线电技术中应用非常广泛。
在通信系统中，可用来产生发射极部分的载波信号和接收机中的本地震荡信号。
在电子测量仪器中，可用来各种频段的正弦波信号。
本课程主要研究RC正弦波振荡器的电路设计与proteus软件仿真。
滤波器是对波进行过滤的器件。
它的作用实质上是“选频”，即允许某一部分的信号顺利通过。
在无线电技术、自动测量和控制系统中，常被用来对模拟信号进行处理，如数据传送、抑制干扰。
滤波器根据工作信号的频率范围，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
本课程主要是对带通滤波器的设计与仿真。
关键词：RC正弦波振荡器；滤波器；proteus仿真目录1 绪论 (1)2 设计任务 (2)2.1课程设计的目的 (2)2.2课程设计任务与要求 (2)2.3课程设计技术指标 (2)3 RC正弦波振荡器工作原理 (3)3.1 电路原理及元件选择 (3)3.2 参数计算 (3)4 4阶带通滤波器工作原理 (5)4.1 电路原理及元件选择 (5)4.2 参数计算 (5)5Proteus软件介绍 (6)6电路仿真与结果分析 (7)6.1 RC正弦波振荡器仿真与结果分析 (7)6.2 4阶带通滤波器器仿真与结果分析 (7)致谢 (10)参考文献 (11)1 绪论本次课程设计的内容包括RC正弦波振荡器电路和高阶带通滤波器电路的设计与仿真两部分。
RC正弦波振荡器电路由四部分组成：放大电路，反馈网络，选频网络，稳幅环节。
其中放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足AF=1。
集成rc正弦波振荡器实验报告
集成rc正弦波振荡器实验报告一、实验目的本实验旨在了解RC正弦波振荡器的基本原理，掌握该电路的设计方法和调试技巧，同时通过实际搭建和测试，进一步加深对电路理论知识的理解。
二、实验原理1. RC正弦波振荡器的基本结构RC正弦波振荡器是一种简单的非线性电路，由一个放大器和一个反馈网络组成。
其中，放大器可以是晶体管、集成运算放大器等等；反馈网络则由一个或多个电容和电阻组成。
当反馈网络中的信号经过放大后再送回到输入端口时，就会形成自激振荡。
2. RC正弦波振荡器的工作原理在RC正弦波振荡器中，反馈网络起到了关键作用。
当输入信号经过放大后再送回到反馈网络时，会形成一个周期性变化的信号。
这个信号将被再次放大，并送回到输入端口，从而不断循环。
3. RC正弦波振荡器的频率计算公式RC正弦波振荡器的频率取决于反馈网络中电容和电阻的数值。
具体计算公式如下：f = 1 / (2πRC)其中，f表示振荡器的频率，R表示反馈网络中电阻的数值，C表示反馈网络中电容的数值。
三、实验器材1. 集成运算放大器 LM7412. 电阻：10kΩ、100kΩ、1MΩ3. 电容：0.01μF、0.1μF、1μF4. 变量电阻（单片式）5. 面包板和导线等四、实验步骤1. 按照图一所示的电路图搭建RC正弦波振荡器电路。
其中，集成运算放大器使用LM741芯片。
2. 使用万用表测量反馈网络中两个电容的数值，并记录下来。
3. 将变量电阻调整到最小值，通电后调整变量电阻使输出波形稳定。
同时观察输出波形的频率和幅度。
4. 分别更换不同数值的反馈网络元件（如改变C2或R2），并记录下输出波形的变化情况。
5. 对比不同组合下输出波形的频率和幅度，分析各组合对输出波形特性的影响。
五、实验结果与分析经过实验搭建和测试，我们得到了如下数据：反馈电容C2：0.01μF反馈电阻R2：100kΩ输出频率f：1.6kHz输出幅度Vpp：4.5V反馈电容C2：0.1μF反馈电阻R2：100kΩ输出频率f：160Hz输出幅度Vpp：4.5V反馈电容C2：1μF反馈电阻R2：100kΩ输出频率f：16Hz输出幅度Vpp：4.5V通过对比不同组合下的实验数据，我们可以发现，当反馈电容C2的数值增大时，输出波形的周期也随之增大，即频率变低；而当反馈电阻R2的数值增大时，输出波形的峰峰值也随之增大。
RC桥式正弦波波振荡电路的调试
RC桥式正弦波波振荡电路的调试
一、题目：
RC桥式正弦波波振荡电路的调试
二、仿真电路：
仿真电路如截图所示。
集成运放采用LM324，其电源电压为±15V，图中Multisim默认为电源端4、11已接电源。
三、仿真内容
（1）调节反馈电阻Rf使电路产生正弦波。
（2）测量稳定振荡时输出电压峰值、运放同相端电压峰值、二极管两端电压最大值，分析它们之间的关系。
四、仿真结果
截图一
截图二
RC桥式正弦波波振荡电路的测试数据
五、结论：
（1）在实际实验中很难观察到振荡电路起振的过渡过程，通过Multisim可以方便的看到。
调节反馈电阻，当Rf=1.8Kohm时，电路产生正弦波振荡，起振过程如图截图一所示。
由于二极管存在动态电阻，因此Rf与Rd 比值小于2。
（2）稳定振荡时，集成运放反相输入端电位的最大值是输出电压峰值Uopp的三分之一，见图截图二中下边示波器所示；由于R的电流峰值等于Rf的电流峰值，Uopp于二极管两端电压最大值Udmax之间的关系基本满足Uopp=[3R/(2R-Rf)]Udmax,说明输出电压与二级管两端最大值电压成正比。
rc正弦波振荡器的起振条件
RC正弦波振荡器是一种常见的电路设计，用于产生稳定的正弦波信号。
其起振条件可以简要概述如下：
1. **元件值要求**：该振荡器需要使用电阻（R）和电容（C）这两个元件。
其中，电容C 起到存储电能的作用，而电阻R则对电容的充电和放电过程起到阻碍作用。
具体而言，充电时间常数（τ=RC）必须大于1，即R和C的乘积必须足够大。
这样，电路中的电荷可以稳定地累积和释放，形成稳定的振荡。
2. **直流电源电压要求**：振荡器需要一个稳定的直流电源电压，该电压通过电阻R对电容C进行充电。
充电过程会在电阻上产生压降，逐渐减小电容两端的电压。
当电压降至某一阈值时，电容开始通过RC电路放电，产生一个正弦波信号。
这一放电过程会持续进行，形成稳定的正弦波振荡。
3. **相位条件要求**：RC振荡器的相位条件通常是指电容放电开始时，信号相位应接近或超过180度。
这意味着放电过程必须在充电过程的一半以上完成时开始，这样才能保证输出信号为稳定的正弦波。
4. **频率条件要求**：电容C的值决定了振荡器的频率。
C的值越小，频率越高。
在实际应用中，可以通过选择合适的电阻和电容值，使振荡器工作在需要的频率范围内。
总结以上条件，一个基本的RC正弦波振荡器需要足够大的充电时间常数、稳定的直流电源、接近或超过180度的相位条件，以及合适的频率范围。
满足这些条件后，电路就能正常起振并产生稳定的正弦波信号。
需要注意的是，在实际应用中，还需要考虑电路的其他因素，如噪声、非线性等，以确保振荡器的性能满足需求。
总结三类rc振荡器的特点
总结三类rc振荡器的特点RC振荡器是一种常见的电路，它可以产生稳定的正弦波输出。
在电子电路中，RC振荡器有三种常见的类型，它们分别是晶体管RC振荡器、集成电路RC振荡器和LC振荡器。
接下来，我们将总结这三类RC振荡器的特点，以便更好地理解它们在电子电路中的应用。
首先，晶体管RC振荡器是一种基于晶体管的振荡器电路。
它的特点是结构简单、成本低廉、频率稳定性好。
晶体管RC振荡器的工作原理是利用晶体管的放大特性和反馈电路的作用，在特定的频率下产生正弦波输出。
由于晶体管的特性，晶体管RC振荡器在中小功率振荡器中得到了广泛的应用。
然而，晶体管RC振荡器也存在着频率漂移大、温度稳定性差等缺点，因此在一些高要求的应用场合中并不适用。
其次，集成电路RC振荡器是一种利用集成电路器件构成的振荡器电路。
它的特点是集成度高、频率稳定性好、体积小。
集成电路RC振荡器通常采用数字集成电路或模拟集成电路来实现，因此在频率控制、温度稳定性、功耗等方面具有优势。
在现代电子设备中，集成电路RC振荡器得到了广泛的应用，特别是在通信、计算机等领域。
最后，LC振荡器是一种利用电感和电容构成的振荡器电路。
它的特点是频率稳定性好、谐波失真小、输出功率大。
LC振荡器通常采用LC谐振电路来实现，利用电感和电容的特性在特定频率下产生正弦波输出。
由于LC振荡器具有良好的频率稳定性和输出功率，因此在无线电、雷达、射频等领域得到了广泛的应用。
综上所述，晶体管RC振荡器、集成电路RC振荡器和LC振荡器各具特点，适用于不同的应用场合。
在实际应用中，我们应根据具体的要求选择合适的振荡器类型，以达到最佳的性能和稳定性。
希望本文对您了解RC振荡器有所帮助。
模拟集成电路振荡器类别
模拟集成电路振荡器类别
集成电路振荡器是一种能够产生稳定的周期性信号的电路。
根据工作原理和应用领域的不同，常见的集成电路振荡器可以分为以下几类：
1. RC 振荡器：使用电阻 (R) 和电容 (C) 组成的谐振电路来实现振荡。
其中最简单的是 RC 相位移振荡器和 RC 时钟振荡器。
2. LC 振荡器：使用电感 (L) 和电容 (C) 组成的谐振电路来实现振荡。
常见的 LC 振荡器包括 LC 震荡电路、Colpitts 振荡器和 Hartley 振荡器。
3. 晶体振荡器：通过利用晶体的压电效应，在晶体中产生机械振动并将其转换为电信号来实现振荡。
常见的晶体振荡器有石英晶体振荡器和陶瓷谐振器。
4. 压控振荡器 (VCO)：通过改变输入电压来调节输出频率的振荡器。
VCO 在射频应用中广泛使用，例如无线通信系统和频率合成器。
5. 锁相环振荡器 (PLL)：通过反馈机制来控制输出信号与参考信号之间的相位差，从而实现稳定的频率和相位输出。
PLL 在时钟同步、频率合成和数据通信等领域中得到广泛应用。
这些是常见的集成电路振荡器类别，每种类别有不同的工作原理和应用特点，适用于不同的电子系统和应用场景。
RC正弦波振荡电路
石英晶体等效电路
Co
Lg
Lg3
Lg5 Cg5 Co
Lg Cg
Cg
Cg3
Rg
其中 C0 晶体静态电容, Cg:基频等效电容, Lg:等效电感, Rg:等效电阻, 一般:Lg 很大（高频约 5mH、低频 300H） , Cg 值很小（0.01～0.2pF）, Rg 为几十～几百欧，Q 值可达百万 (106)量级
0 dt
0 dt
14:24
10
对于同相积分器A2可有 对于反相积分器A1可有
1 v0 t v1 t dt RC 1 v1 t v0 t dt RC
1 v1 t 2 2 RC
v t dtdt
1
d 2v1 t 1 2 2 v1 t 0 2 dt RC
1 0 RC
它是一个标准正弦振荡方程式，其解为
v1 t A sin 0 t
14:24
v0 t A cos 0t
11
3.4 石英晶体振荡电路
1. 正弦振荡器的频率稳定问题 一、频率稳定性 振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化，引起振荡器 的实际工作频率偏离标称频率的程度 。 一般用角频率或频率的相对变化量，即=–0为角频 率偏移 ，f=f-f0为频率偏移，称为绝对频率稳定度。另一种 表示，即/0 或f/f0来表示，其中0为振荡角频率，称为 相对频率稳定度； 根据测试时间的长短, 将频率稳定度分成长期频稳度、 短期频 稳度和瞬时频稳度三种, 测试时间分别为一天以上、 一天以内 和一秒以内 长期频稳度主要取决于元器件的老化特性, 短期频稳度主要取 决于电源电压和环境温度的变化以及电路参数的变化等等, 而 瞬时频稳度则与元器件的内部噪声有关。
集成电路RC正弦波振荡器
实验三集成电路RC正弦波振荡器一、实验目的1．掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成原理。
2．熟悉正弦波振荡器的高速测试方法。
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、预习要求1．复习RC桥式振荡器的工作原理。
2．图5-2所示电路中，调节R1起什么作用，两个二极管起什么作用？三、实验原理与参考电路1．基本RC桥式振荡电路如图所示，它由两部分组成，即放大电路和选频网络VF 。
由图中可知由于Z1、Z2和R1、R f正好形成一个四臂电桥，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。
Z1Z2R图5-1RC桥式振荡电路由图可知，在时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压与同相，即有和。
这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。
实现稳幅的方法是使电路的R f/R1值随输出电压幅度增大而减小。
起振时要求放大器的增益>3,例如，R f用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压增加使R f的功耗增大时，热敏电阻Rf减小，放大器的增益下降，使的幅值下降。
如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较小。
由于集成运放接成同相比例放大电路，它的输出阻抗可视为零，而输入阻抗远比RC 串并联网络的阻抗大得多，可忽略不计，因此，振荡频率即为RC串并联网络的。
RC串并联网络构成正弦振荡电路的正反馈,在处,正反馈系数，而R 1和R f 当构成电路中的负反馈，反馈系数。
F +与F -的关系不同，导致输出波形的不同。
2．如图5-2 ，RC 桥式振荡电路由RC 串并联网络和同放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路，并由它决定振荡频率f0,Ra 和Rb 形成负反馈回路，由它决定起振的幅值条件和调节波形的失真与稳幅控制。
在满足1212,R R R C C C ====的条件下，该电路的：振荡频率 012f RCπ=起振幅值条件13a bvf aR R A R +=≥ 即 2baR R ≥ 式中43,//bd d R R R r r =+为二极管的正向动态电阻。
RC正弦信号发生器的分析与设计要点
正弦振荡器的分析与设计摘要本文计了一种集成CMOS正弦信号发生器，该正弦信号发生器采用文氏桥振荡电路。
利用基于无锡华润上华科技有限公司的0.35μm n阱双多晶双层金属的数模混合工艺SPICEBSIM3V3 MOS模型进行仿真，采用单电源3.3V电压供电。
利用HSPICE仿真并给出了仿真结果。
该文氏电桥结构的正弦信号发生电路产生的正弦波信号失真度小(谐波失真约为1.5％)、幅值稳定、频率单一、结构简单实用、波形良好，适于低电压供电系统的使用和研究。
本文的从课题的研究背景开始，介绍了国内外运算放大器设计的发展状况，以及本文的设计内容。
然后介绍了基本的集成运算放大器，给出了六种常用的运算放大器电路，并且重点给出了两级运算放大器的概述。
再介绍了CMOS两级运算放大器的工作原理和相关参数。
最后进行了两级运算放大器的设计和仿真并对本设计进行了讨论，并提出了优化电路的方法，实现了对两级运算放大器的优化。
关键词：正弦信号发生器；文氏桥振荡电路；CMOSDesign of integrated CMOS SinusoidalSignal GeneratorAbstractAn intergrated CMOS Sinusoidal Singnal Generator is presented.It consists of wien bridge oscillator. The sinmulation results based on CSMC0.6μm n well 2p2m process SPICE BSIM3v3 MOS model at 0~5V power supply. The simulation results are given.This bridge’s struc ture of the sinusoidal signal circult has small sinusoidal signal distortion (THD about 1.5%)stable amplitude,single frequency,simple structure,a good waveform suitable for low voltage power supply system application.The first, introduces the topic of the research background, introduces the domestic and international operational amplifier design development and design content of this article. Then describes basic integrated operational amplifier, is given in six commonly used operational amplifier circuit, and the emphasis is given an overview of two-stage operational amplifier. Then describe the MOS FET, and the working principle of two operational amplifiers and related parameters. In the end conducted two operational amplifier design and simulation and the design was discussed and the methods to optimize the circuit to realize the optimization of the two operational amplifiers.Key words：sinusoidal signal generator; wien bridge oscillatoe; CMOS目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论................................................................................................... - 1 -1.1 课题背景及意义.................................................................................. - 1 -1.2 国内外研究状态.................................................................................. - 2 -1.3 主要研究内容...................................................................................... - 4 -第2章正弦信号电路简介........................................................................... - 5 -2.1 正弦信号发生电路的主要特点.......................................................... - 5 -2.2 正弦信号发生电路的主要结构.......................................................... - 5 -2.3 运算放大器概述.................................................................................. - 6 -2.4 运算放大器的基本结构...................................................................... - 8 -2.4.1 集成运算放大器的分类............................................................... - 8 -2.4.2 两级运算放大器的介绍............................................................... - 9 -2.5 本章小结............................................................................................ - 10 -第3章基本原理及设计............................................................................. - 11 -3.1 信号发生器构成................................................................................ - 11 -3.2 信号发生器设计方案........................................................................ - 11 -3.3 设计原理及相关公式........................................................................ - 12 -3.4 正弦信号电路运算放大器的设计.................................................... - 13 -3.4.1 基本原理..................................................................................... - 13 -3.4.2 运算放大器的设计..................................................................... - 14 -3.5 两级运放的性能参数和约束条件.................................................... - 15 -3.5.1 两级运放的约束条件................................................................. - 16 -3.5.2 运算放大器的选择..................................................................... - 24 -3.6 运算放大器原理................................................................................ - 29 -3.7 本章小结............................................................................................ - 29 -第4章正弦信号发生器的仿真................................................................. - 30 -4.1 基本单元的设计和结果.................................................................... - 30 -4.2 工艺参数近似值的测定.................................................................... - 30 -4.3 正弦信号发生器设计........................................................................ - 32 -4.4 确定长宽比........................................................................................ - 33 -4.5 HSPICE仿真 ...................................................................................... - 33 -第5章设计讨论......................................................................................... - 35 -5.1 设计方面的总结................................................................................ - 35 -5.2 两级运算放大器的补偿问题............................................................ - 35 -5.3 电路优化............................................................................................ - 36 -5.4 设计中不足与改进计划.................................................................... - 40 -5.5 本章小结............................................................................................ - 41 -结论............................................................................................................... - 42 -致谢............................................................................................................... - 43 -参考文献....................................................................................................... - 44 -附录............................................................................................................... - 46 -第1章绪论1.1课题背景及意义信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
集成电路构成的振荡电路汇总
-、门电路构成的振荡电路1、图1是用CMOS与非门构成的典型的振荡器。
当反相器F2输出正跳时，电容立即使F1输入为1，输出为0。
电阻RT为CT对反相器输出提供放通电路。
当CT放电达到F1的转折电压时，F1输出为1，F2输出为0。
电阻连接在F1的输出端对CT反方向充电。
当CT被充到F1的转折电压时，F1输出为0，F2为1，于是形成形成周期性多谐振荡。
其振荡周期T=2。
2RtCt。
电阻Rs是反相器输入保护电阻。
接入与否并不影响振荡频率。
2、图2是用TTL的非门构成的环形振荡器。
三个非门接成闭环形。
假定三个门的平均传输延迟时间都是t，从F1输入到F3输出共经过3t的延迟，Vo输出就是Vi的输入，所以输出端的振荡周期T=6t。
该电路简单，但t数值一般是几十毫微秒，所以振荡频率极高，最高可达8MHz。
3、图3是用TTL非门电路组成的带RC延时电路的RC环形振荡器。
当a点由高电平跳变为低电平时，b点电位由低边高，经门2使C点电位由高变低，同时又经耦合到d点，使d点电位上跳为高电平，所以门3输出即e点电位为低。
随着c充电电流减少，d点电位逐渐降低，低到关门电压时门3关闭，e点由低变高，再反馈到门1，使b点由高变低，d点下降到较负的电压值，保证门3输出为高。
当c放电使d点上升到开门电压时，门3打开，e点又由高变低，输出电压Vo又回复为低电平，如此交替循环变化形成连续的自激振荡。
振荡周期T =2.2RC。
R可用作频率微调，一般R值小于1k欧姆。
RS是保护电阻。
4、图4是用与非门构成的晶体振荡器。
该振荡器精度比较高，一般在10^-5，一般将其基准振荡信号作为时间基准来使用。
由于受晶体体积的限制，晶体振荡器产生的脉冲频率都比较到，通常是几百KHZ~几MKZ。
要想得到频率较低的标准脉冲，可以用脉冲分频器。
5、图5是用CMOS与非门构成的压控振荡器电路。
该电路与图1所示电路类似，CT可由CX代替，RT由用VA调节的NMOS管代替。
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实验 ＲC 正弦波振荡器
实验目的
掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理。
熟悉正弦波振荡器的测试方法。
观察RC 参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
实验仪器
双踪示波器
低频信号发生器
频率计
毫伏表 直流电源
实验原理
正弦振荡电路一般包括两部分，放大电路A 和反馈网络F 。
正弦振荡电路原理框图如下：
由于振荡电路不需要外界输入信号，因此，通过反馈网络输出的反馈信号X f 就是基本放大电路的输入信号X id 。
该信号经基本放大电路放大后，输出为X o ,若能使X f 与X id 大小相等，极性相同，构成正反馈电路，那么这个电路就能维持稳定的输出。
因而，
X f =X id
可引出正弦振荡条件。
由方框图可知： X o = AX Id
而X f = FX o 当X f = X Id
时，则有： AF =1
上述条件可写成 |AF|=1，称幅值平衡条件。
即放大倍数A 与反馈系数F 乘积的模为1，表明振荡电路已经达到稳幅振荡，但若要求电路能够自行振荡，开始时必须满足|AF|>1的起振条件。
由 X f 与X id
极性相同，可得： φA +φF
=1 称相位平衡条件
即放大电路的相角和反馈网络的相角之和为2nπ，其中n为整数。
要使振荡电路输出确定频率的正弦信号，电路还应包含选频网络和稳幅电路两部分。
选频电路的作用使单一频率的信号满足振荡条件，稳幅电路能保证电路的输出幅度是稳定不失真的，这两部分电路通常可以是反馈网络，或放大电路的一部分。
RC正弦振荡电路也称为文氏桥振荡电路。
它的主要特点是利用RC串并联网络作为选频和反馈网络。
电路图如下：
串并联网络频率特性
由串并联网络的幅频特性，可知当信号频率为
1
2
fo
RC
π
=时，选频网络的相角为0度，
传递系数为1/3。
所以，要满足正弦振荡条件，要求放大电路的相角为0度，传递系数稍大于3。
故实验中的放大电路采用同相比例电路
实验内容
1.按图连线，注意电阻1R P
=R=10k ，需预先调好再接入。
2． 调节电位器2R P
，使电路产生正弦振荡，用示波器观察输出波形。
3． 用频率计测上述电路输出波形频率。
若无频率计，可按图9-3电路接线，用李沙育图形法测定U o 的频率f o
，并与计算值进行比较。
也可以直接利用示波器来测信号的频率。
由图知f=1/T=1/6.335ms=157.6Hz,与之对比的的频率为160Hz 。
而通过计算
391
1159.722 3.14101010010
fo Hz RC π-===⨯⨯⨯⨯⨯ 4．放大电路电压放大倍数A uf 的测定
保持2R p
不变，从‘A ’点处断开实验电路，把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的产
生频率）接至运放的同相输入端，调节U I 使U o 等于原值，用毫伏表测出此时的U I
值，则： A uf = U o / U I
=9V/3.2V=2.8125 5．自拟详细实验步骤，测定RC 串并联网络的幅频特性曲线。
观察可知可通过把741接成电压跟随器，将741的输出接给RC 当作输入。
如下 图来测试RC 串并联网络的幅频特性曲线：
理论结果如下：
可知中心频率fo=160.4427Hz 。