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)

课程设计的目的 (2)

课程设计任务与要求 (2)

课程设计技术指标 (2)

'

3 RC正弦波振荡器工作原理 (3)

电路原理及元件选择 (3)

参数计算 (3)

4 4阶带通滤波器工作原理 (5)

电路原理及元件选择 (5)

参数计算 (5)

5Proteus软件介绍 (6)

6电路仿真与结果分析 (7)

{

RC正弦波振荡器仿真与结果分析 (7)

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。选频网络由电阻和电容元件组成，作用是实现单一频率的正弦波振荡。稳幅环节的作用是使振荡幅度达到稳定，通常可以利用放大元件的非线性特性来实现。我们知道，负反馈放大电路产生自激振荡的条件是AF=—1，那是因为在放大电路中，为了改善性能，引入的是负反馈，而在振荡电路中，我们的目的就是要产生正弦波振荡，因此有意识的将反馈接成正反馈。

带通滤波器的作用是实现某一段频率范围内的信号通过，而将此频带以外的信号阻断。带通滤波器经常用于抗干扰设备中，以便接收某一频带范围之内的信号，而消除低频段和高频段的干扰和噪声。从原理上说，将一个通带截止频率为f2的低通滤波器与一个通带截止频率为f1的高通滤波器串联起来，当满足条件f2>f1时，即可构成带通滤波器。当输入信号通过电路时，低通滤波器将f>f2的高频信号阻断，而高通滤波器将f

2 设计任务

课程设计的目的

通过课程设计，使课本所学知识得到实际应用的同时，增强学生的动手能力和独立思考能力，培养学生的学习兴趣和爱好。通过软件Proteus仿真来使电路达到所要求的技术指标，以此锻炼学生设计和调试电路的能力。

课程设计任务与要求

任务

研究RC正弦波振荡器和高阶(3阶以上)滤波器电路的原理及其应用。

要求

1．认真领会所选课程设计题目含意，查阅和运用相关技术资料，锻炼独立思考的能力；

2．利用软件进行电路设计和仿真，认真记录数据和波形，要准确、规范、独立完成仿真内容,自觉培养严谨求实的科学作风；

3．认真完成课程设计论文（应包含电路图、元器件清单、仿真调试及设计总结等）。

课程设计技术指标

对于RC正弦波振荡器来说，频率为2100Hz；对于高阶滤波器来说，设计一个4阶中心频率为9050HZ的带通滤波器。

3 RC正弦波振荡器工作原理

电路原理及元件选择

电路原理

振荡电路的原理图如图所示。其中集成运放A作为放大电路，RC串并联网络是选频

网络，而且当f=f

0时，它是一个接成正反馈的反馈网络。另外，

f

R和'R支路引入一个

负反馈。由图可见，RC串并联网络中的串联支路和并联支路，以及负反馈中的

f

R和'R，正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文式电桥振荡电路。

图 RC正弦波振荡器原理图

元件选择

RC正弦波振荡器元器件选择如表所示。

表 RC正弦波振荡器元器件选择

电阻电容二极管运算放大器电源

5个2个2个1个2个

参数计算

振荡频率

为了判断电路是否满足振荡的相位平衡条件，可假设在集成运放的同相输入端将电

路断开，并加上输入电压U

i

。由于输入电压加在同相输入端，故集成运放的输出电压与

输入电压相同，即φA=0。已知当f=f

时，φA+φF=0,电路满足相位平衡条件。由此可知，电路的振荡频率为:

RC

f

π21

=

根据给定频率2100HZ ，设定C=100nF ，由（）得R=7600Ω。

起振条件

震荡的幅度平衡条件为1>•

•F A ，已知当f=f 0时，3

1

=•

F ,由此可以求得起振条件为

3>•

A

U

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 R f ,为了达到

1+'

R

R f >3 （）

负反馈支路的参数应满足关系

f R >2'R （）