1、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，掌握基本功能的使用方法；3、掌握 RC 正弦波振荡器的设计与分析方法；4、掌握 RC 正弦波振荡器的安装与调试方法。实验预习：1、在图 8-1 所示的 RC 相移振荡电路中，请计算振荡器的振荡频率和振幅起振条件，并将振荡频率填入表格 8-1。图 8-1. RC 相移振荡电路解： MRHzf sradCoscss29.075.64/8.021ff2、根据图 8-2，采用 OP37 运算放大器和现有元器件值，设计文氏电桥振荡器。要求振荡频
2、率为 800Hz。图 8-2. 文氏电桥振荡电路解： 41.9102RCf343、复习 Multisim 中示波器和频谱分析仪的使用方法。4、复习开环方法，思考如何在 Multisim 中完成开环验证电路。实验内容：1、仿真实验1、在 Multisim 中搭试图 8-1RC 相移振荡电路的开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件与振幅条件，并将电路截图为图 8-3。仿真设置：Simulate-Analyses-AC analysis将开环仿真获得的幅频和相频图截图为 8-4。并以此获知电路的振荡频率为 649.7916Hz 。图 8-3. RC 相移振荡电路开环仿真图图 8-4. RC 相移振荡
3、电路开环仿真幅频图和相频图2、在 Multisim 中搭建图 8-1 所示电路，并进行瞬态仿真，用示波器查看瞬态波形；用频谱分析仪查看输出信号的频谱。仿真设置：Simulate-Run 注意观察振荡器的起振过程。读出示波器上瞬态波形的周期和分析频谱分析仪上输出信号频谱，获得振荡器的仿真振荡频率，填入表 8-1。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 649.75Hz 609.44Hz 620Hz瞬态波形：频谱：3、如果需要将图 8-1 电路的振荡频率减小 10 倍或增加 10 倍，请重新设计电路参数，并将改动的参数列表 8-2。 （根据设计情况改变表格栏）表 8-
4、2：RC 相移振荡电路振荡频率改动前 改动频率减小 10 倍 改动频率增大 10 倍改动元件(R和 C 只改动一个)R C R C R C元件值 10k 10nF 100k 100nF / 0.99nF4、将预习中设计的文氏电桥振荡器，输入 Multisim。经过调试修改（可采用开环验证相位和幅度的起振条件） ，采用 Simulate-Run，查看瞬态仿真波形和频谱。将设计参数填入表8-3。将仿真获得的振荡频率填入表格 8-4。将示波器上的瞬态波形和频谱分析仪上的输出信号频谱截图于 8-5,8-6。表 8-3：文氏电桥振荡电路振荡频率C1（ uF） R1（k） R2（k） R3（ k） R4（
5、 k）0.01 20 10 12 10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 795.36Hz 800Hz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2、硬件实验本实验采用 PocketLab 实验平台提供的直流 +5V、-5V 电源，示波器等工具。1、电路连接首先根据图 8-1 在面包板上搭试电路，采用 AD 公司的集成运放模块 OP37。2、瞬态波形观测在电脑中打开 PocketLab 的示波器界面，选择合适的时间和电压刻度，显示输出波形。并在窗口中直接读出其振荡波形的峰峰值和振荡频率，填入表 8-1，比较计算值，仿真值和
6、测试值是否一致。将瞬态波形截图于 8-8。3、频谱测量在电脑中打开 PocketLab 的 FFT 分析界面，选择合适的频率范围，显示输出波形频谱。并在窗口中直接读出其振荡频率。将频谱图截图于 8-9。图 8-8. RC 相移振荡器瞬态仿真波形图 8-9. RC 相移振荡器频谱图4、将设计好的文氏电桥振荡器采用以上 RC 相移振荡器的硬件实验步骤，在 PocketLab 的相应测量工具上获得其振荡频率，填入表 8-4。将测试得到的瞬态波形和频谱图截图于 8-10,8-11。图 8-10. 文氏电桥振荡器瞬态仿真波形图 8-11. 文氏电桥振荡器频谱分析实验思考：1、将图 8-1 所示电路中的 C 从 10nF 改为 0.1nF 后，进行 Multisim 仿真，结果如何？请解释原因。答：频率约为 59kHz，不是 10nF 时频率的 100 倍，且波形失真。原因是此时 C 的值不够大，不能忽略放大器内部的电容。2、在思考 1 的基础上，将运放从 OP37 改为 741 后，再进行 Multisim 仿真，结果如何？请解释原因。 （提示：可采用开环分析方法查看此时的增益和相位，并思考变化的原因）可改变哪些参数使该电路能够再次起振呢？答：不能起振，增大 R20 可再次起振。
