1、RC 正弦波振荡电路1. 技术指标1.1 初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试 RC 正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。1.2 技术要求设计、组装、调试 RC 正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡2. 设计方案及其比较2.1 方案一RC 文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如图 A 所示：图 A RC 文氏电桥振荡器原理图1放大电路电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF| 1。放大电路保
2、证电路能够有 从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。选频网络兼正反馈网络RC 串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生 500Hz 的正弦波，采用 RC 串并联选频网络，中心频率 f0=500 Hz，=1/RC,则f0=1/2RC，故选取 C=0.2uF,故 R=1.6K 另外还增加了 R1 和 RF 负反馈网络，合理的选择 R1 和 RF 可以保证环路增益大于一。电压放大倍数 A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为 3，所以 RF=2R1，通过仿真，我选择 R1=5K,RF=20K 的滑动电阻。一开始波形失真很严重，当调
3、到 35%，就是大约 7K 时，出现失真很小的正弦波，测得周期为 2.16ms，频率 F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。仿真波形如下图 B 所示图 B RC 文氏电桥振荡器仿真波形图2稳幅环节 作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。2.2 方案二RC 移相振荡器电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节 RC 相移网络组成。电路如图 C 所示：图 C RC 移相振荡器原理图电路原理：放大电路的相移为-180 度，利用电压跟随器
4、的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻 R1 对 RC 相移网络的影响。为了满足相位平衡条件，要求反馈网络的相移为-180 度，由 RC 电路的频率响应可知。一节 RC 电路的最大相移不超过正负 90 度，两节也不超过正负 180 度，而 RC 高通电路的频率也很低，此时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。对于三节RC 电路，相移接近正负 270 度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。起振条件：由电路的起振条件|AF |1，经过计算可得|A|=(R 2/R1)=29 时，电路产生振荡。本实验取 R2=30K,R1=3
5、K。32.3 方案三双 T 选频网络振荡电路：其原理图如图 D 所示图 D 双 T 选频网络振荡电路原理图电路的振荡频率为 f=1/5RC,起振条件是 R 一撇小于 0.5R，|A|1。2.4 方案比较RC 文氏电桥振荡器输出幅度稳定；非线性失真小；易于起振；易于调节，一般用于低频电路。RC 移相振荡器移相式振荡电路的主要优点是结构比较简单，经济方便。但波形较差，调节不便，不够稳定，一般用于固定频率，要求不高的场合。双 T 选频网络振荡电路调频比较困难，适合产生单一频率的电路。43. 实验方案RC 文氏电桥振荡器电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如图 E图 E R
6、C 文氏电桥振荡器放大电路电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是 AF1。放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。选频网络兼正反馈网络本电路选频网络兼正反馈网络为 RC 串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生 482Hz 的正弦波，采用 RC 串并联选频网络，中心频率f0=482 Hz， =1/RC ,则 f0=1/2RC，故选取 C=0.033uF,故 R=10k 另外还增加了 R1 和 RV1 负反馈网络，合理的选择 R1 和 RF 可以保证环路增益大
7、于一。电压放大倍数 A=1+(RF/R1),因为产生振荡的最小电压放大倍数为 3，所以RF=2R1，我选择 R1=10K,RV1=50K 的滑动电阻。5稳幅环节 作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。4. 调试过程及结论仿真和调试一开始波形失真很严重，当调到 35%，就是大约 20K 时，出现失真很小的正弦波，测得周期为 2.14ms，频率 f=1000/2.14=467.3Hz,误差较小，基本符合要求。仿真如图 F 所示图 F 实验仿真图6按照原理图，在面包板
8、上连接好电路。如图 G 所示图 G 实验连线图然后插上正负 15V 电源，连接好地端，输出端接上示波器。先把滑动变阻器调到最大，然后慢慢调小。一开始的时候始终调节不出波形，后来经检查才发现有一个电阻接错地方，改正之后马上就出来波形了。最后调到 20 欧姆的时候出现失真较小的正弦波，此时频率为 369HZ，波形如此 H 所示图 H 实验波形图设计结论理论的频率为 f0=1/2RC,就算结果为 480HZ,时间频率为 369HZ,比理论值小。75. 心得体会这次电路最主要的参考文献是模拟电子电路，我们是这个学期才开始学习的模电，学的时候很难，也很反感模电。有的时候甚至不知道学模电的意义何在，因为老
9、师讲的几乎听不懂，后来直到要期末了才勉强一知半解，最后刚刚可以过关。可是经过这次实践才发现自己错了，模电真的很有用。这几天猛地扎进模电书里才了解了很多知识，才发现模电其实没有那么难，学以致用之后感觉还有点趣味，现在才发现模电的真正意义。实验进行了两周左右，感觉难度不是特别大，花的时间也还正常，几乎没有影响期末的复兴，但是确实学会了很多东西，自己受益匪浅。第一：我觉得从中学到了查找资料的方法，加强了自己自主学习的能力。面对这个实验，自己还是有很多东西不知道的，比如设计方案的详细原理，模电只是提供了基本原理，真正的实践方案还是自己到网上寻找资料，然后再加上自己的修改和取精，最后才能得出自己的东西。
10、第二：在两周的实训中加强了自己的动手能力，学会了很多处理故障的办法和思想，也得到了不少快乐。与同学的交流和互助让我体会到了浓浓的同学感情，原来大学并不是我们感觉的那么冷漠，只是我们交流的机会太少了，感谢这次实训给我和同学一个很好交流的机会。另一方面书本的知识得到了巩固，实训中提高了自己对知识的兴趣。第三：我觉得最主要的是从中学到了书写标准报告的办法，第一次书写这么严格而标准的报告，感觉很多地方都不懂，通过一步步的摸索还是得到了不少东西，这对于以后我们的学习很有帮助。两周的实训结束了，我希望以后更多的进行这样的实验，实训确实让我们学到很多书本之外的东西，很期待下一次实训。86. 参考文献1吴友宇.模拟电子技术基础. 北京：清华大学出版社，20092周新民.工程实践与训练教程. 武汉：武汉理工大学出版社，2009 3刘原主编.电路分析基础. 北京：电子工业出版社，2011 9RC 正弦波振荡电路2.1 方案一
