文氏桥振荡器
文氏桥振荡器
一、试验目的
１、观察振荡器产生震荡的过程，并检验谐振是环路增益AF=1。
２、测量文氏桥振荡的震荡频率。
３、研究决定文氏桥振荡器震荡频率的因素。
４、测试文氏桥振荡器的峰值输出电压。
５、观察振荡输出达到饱和时发生的情况。
二、实验器材
741 运放１个
电容：0.01uF、0.02uF 各２个
1N4001 二极管２个
示波器１台
电阻：15KΩ、20KΩ各２个
25KΩ、27KΩ、30kΩ各１个
三、试验原理
振荡器是一种具有正反馈网络的选频放大器。谐振是振荡器从输出端反馈回输入端的信号与原输入信号的相位相同。谐振频率由正反馈网络的有关参数决定。为了维持振荡，在谐振频率上环路增益必须等于１，即
AF=1
式中F为反馈系数，A为放大器的电压增益。开始振荡时，为了容易起振，环路增益AF应该略大于１。
对于图4—39所示的文氏桥振荡电路，放大器为同相比例运算放大器，正反馈选频网络为RC串联网络。正常工作时，放大器的闭环电压增益A等于３，正反馈的反馈系数为1/3，环路增益AF=3×1/3=1。开始仿真时没有电流流通过二极管，二极管的正向电阻很大，是放大器的电压增益大于３。随着输出电压的增加，流过二极管的电流将逐步增大，二极管的正向电阻将逐步减小，放大器的
电压增益也随之降低，直至降低到３为止。达到稳态后，文氏桥振荡器将输出幅度一定的正弦波。如果放大器的电压增益过高，运放就有可能进入饱和状态，这是输出的不再是正弦波，而是方波。
构成图４—39所示的文氏桥振荡器的基本放大电路为同相比例放大器，其电压增益为
式中，R
f 为反馈电阻，等于二极管正向电阻与15KΩ电阻的并联值加上R
1
的阻值。
因此，文氏桥振荡器的启振条件为
谐振频率为
式中，R的单位为Ω，C的单位为F，f
的单位为Hz。周期T为频率f的倒数，谐振时
图１文式桥振荡器
四、试验步骤
１、在EWB平台上建立如图１所示的实验电路，仪器按图设置。这个实验应看到振荡波形振幅逐渐增大最后形成稳定振荡的变化的过程。
２、单击仿真开关运行动态分析，等振荡输出稳定后按F9暂停。
３、测量正弦波的周期T、运放的输出的峰值输出电压V
op
及输入峰值电压
V
ip
。
４、根据周期T的测量值，计算谐振频率f
。
５、根据文氏桥振荡的原件值，计算谐振频率f
。
６、根据步骤３测出的峰值输入和输出电压，计算放大器的电压增益A。
７、将电容C改为0.02uF，单击仿真开关运行动态分析，等振荡稳定后按
F9键暂停。测量周期T、峰值输出电压V
op 和输入电压V
ip
。
８、根据步骤７测出的振荡周期计算谐振频率。
９、根据新的电容C值计算谐振频率f
o
。
１０、将电阻R
1
改为25KΩ，单击仿真开关运行动态分析，等振荡稳定后
按F9暂停。测量输出的正弦波的周期T、运放的峰值输出电压V
op
及输
入电压V
ip
。
１１、将电阻R
改为30KΩ，单击仿真开关运行动态分析，输出稳定后按
1
F9暂停．观察波形的变化并记录峰值输出电压．
五、思考与分析
１、为什么在振荡建立的过程中，峰值输出电压从０增长到稳定值之所需要的时间超过１个周期T。
２、步骤３、４的测量值与步骤５的计算值比较，情况如何？
３、电容C改变后震荡频率由何变化？对峰值输出电压有何影响？
４、步骤６电压增益的测量值与计算值比较，情况如何？
减小后，对峰值输出电压和振荡频率由何影响？
５、步骤１０中电阻R
1
６、步骤１１中的电阻R
增大后，对输出波形和峰值电压由何影响？
1