集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器

厦门大学电子线路实验报告

实验名称：实验十一、集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：

班号：

学生学号：

学生姓名：

实验时间：2014年 9 月 25 日

报告完成时间：2014年 9 月 27日

指导教师意见：

实验十一 集成运算放大器组成的RC 文氏电桥振荡器

一、 实验目的

1、 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；

2、 了解文氏电桥振荡器的工作康及起振条件和稳幅原理。

二、 实验仪器

1、 示波器 1台

2、 函数信号发生器 1台

3、 直流稳压电源 1台

4、 数字万用表 1台

5、 多功能电路实验箱 1台

6、 交流毫伏表 1台

三、 实验原理 1、 产生自激的条件：一般振荡器由放大器和正反馈网络组成。振荡器产生自激必须满足两个

基本条件：

（1） 振荡平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即：

VF=Vi ；

（2） 相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，相位差应为：

ψ=Ψa+ψf =±2n π（n=0、1、2……）

2、 RC 串-并联网络的选频特性：

RC 串-并联网络如图1（a ）所示，电压传输系数为：

2

1122

()121211(1)(21)

11222112

R j R C F R R C R j C R j C j R C R C C R ωωωωω++==+++++-+

当R1=R2=R ，C1=C2=C 时，上式为：

1

()1

3()

F j RC RC ωω+=

+-

若令上式虚部为零，即得到谐振频率fo 为：1

2fo RC

π=

当f=fo 时，传输系数最大且相移为0，即：Fmax=1/3，ϕf=0。

传输系数F 的幅频特性如图2（b ）（c ）所示。为满足振幅平衡条件，要求放大器|A|=3，为满足相位平衡条件，要求放大器为同相放大。

3、自动稳幅：

自动稳幅的方法很多，通常可以利用二极管、稳压管和热敏电阻的非线性特性，或场效应管的可变电阻特性来自动地稳定振荡器的幅度。下面以二极管为例说明其稳幅原理。

如图2所示。电路接通电源时，由于设计时令Rf>3R1，则fo点VF>Vi，满足起振条件，振荡器震荡，由二极管正向特性曲线（图3）可见，由于起振时，V o较小，二极管两端的电压较小，二极管工作在Q1点，则其等效的直流电阻较大；随着振荡器输出电压Vo增大，二极管两段的电压较大，二极管由Q1上升到Q2点，则其等效的直流电阻较小；由图2可见，二极管D1、D2并联在Rf两端，随着Vo的逐渐增大，RD减小，从而使总的反馈电阻减小，

负反馈增强，放大器增益下降，达到自动稳幅的目的。

四、 实验内容

1、 电路分析及参数计算

如图4。不接稳压二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为：

()

12()323

F V R F Vo R R ++=

=∙+ 负反馈系数为：

12()F F W

Rw

F R R R -=

++

(1) 为保证电路能稳定振荡，要求：F(+)=F(-)，由此计算Rw 理论值； Rw=0.63k Ω

(2) 同相放大器电压增益Avf= 33 ； (3) 电路的振荡频率fo= 1608Hz 。 2、 振荡器参数测试： （1） 按图4搭接电路。

（2） 调节Rw ，用示波器观察输出波形，测量输出电压Vp-p ； Vp-p=20.1k （3） 测量Rw 值； Rw=0.613k Ω

（4） 用李萨如图形测量振荡频率。 振荡频率为

1.55kHz

3、 振幅平衡条件的验证：

（1） 在振荡电路中，调节Rw ，使输出波形为最佳正弦波时，保持Rw 不变，将开关K 拨

向2，用毫伏表测量Vi 、V o 、V A 、VF ，填入表1；

（2） 将电路恢复为振荡器，调节Rw ，使输出波形略微失真，再将开关拨至2，电路又变

为同相放大器，用毫伏表测量Vi 、V o 、V A 、VF ，填入表1；

（3） 将电路恢复为振荡器，调节Rw ，使输出波形停振，再将开关拨至2，电路又变为同

相放大器，用毫伏表测量Vi、V o、V A、VF，填入表1。

良好正弦波误差分析：Vo：（1.1991-1.1667）÷1.1667×100%=2.78%

V A：（0.3923-0.3889）÷0.3889×100%=0.874%

VF：（0.0355-0.0354）÷0.0354×100%=0.282%

误差原因：整体数据都在误差允许范围内，出现误差的原因可能是由电阻等元器件大小偏差以及测量引起的。

4、观察自动稳幅电路作用

在图4基础上，接入稳幅二极管D1，D2，调节Rw，观察输出波形的变化情况，测量输出正弦波Vp-p的变化范围。

Vp-p的变化范围为：1.81v~~19.5v

五、实验小结

本次实验，开始时图像一直不出来，检查电路也没有问题，最后在调整示波器以后出现了稳定的图像，在之后的实验中应该注意对示波器更加熟悉的使用。