实验四RC文氏电桥振荡器

一、实验目的

（1）学会RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件；

（2）学会测量、测试振荡器。

二、实验原理

文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。

从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器通常是得不到正弦波的，这是由于正反馈量很难控制，故还需要加入一些其它电路。

运算放大器组成的文氏电桥RC正弦波震荡电路，如图所示：

为了输出单一的正弦波，还必须进行选频，仅仅使某一频率的正弦信号被放大和反馈形成震荡，而使其它的频率成分被抑制。由于振荡的频率为f0=1/2πRC，故在电路中可变换电容来进行振荡的频率的粗调，可用电位器代替R3，R4来进行频率的细调。

电路起振以后，由于元件的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果增益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。图中负反馈支路的两个二极管即为自动限幅元件，主要利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度。

三、实验内容

（1）按照如上图的电路连接仿真电路；

（2）启动仿真。用示波器观察有无正弦波输出。如无输出，调节R5使V o没有明显的失真的正弦波，并观察Vo的值是否稳定。测量V o和Vf的有效值和频率，并将记录填到表2.8-1中。

（3）保持其他参数不变，观察C1=C2=0.01uF和C1=C2=0.02uF两种情况下（输出波形不是真），分别测量Vo的幅值和频率，将数据记录于表2.8-1中，并于计算结果相比较。

V f V O f H/f L C1=C2=0.01μF 2.203V 6.460V 1.567kHz

C1=C2=0.02μF 2.204V 6.464V 786.707Hz

C1=C2=0.01uF时的波形极其频率：

C 1=C 2=0.02uF 时的波形极其频率：

四、实验结果的讨论与分析

1、由振荡器的原理可知，当增大电位器R5阻值时，放大器的增益逐渐增大，当达到R P =（R 5+R 2）>R 1时，则振荡器总体电压放大倍数大于1，达到自激振荡的条件。此时开始自激振荡。当继续增大电位器时，增益继续增大，二极管开始非线性限幅，当输出幅值过大时，超过二极管限幅最值，开始出现非线性失真。

2、根据实验预期，振荡的频率为RC

f o π21=，实验结果是212f f ≈，与实验的理论值相差不多。

3、两个二极管即为自动限幅元件，主要利用的是二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度，使得输出电压基本保持不变。