1、电路与电子技术实验RC正弦波振荡电路了解正弦波振荡的基本工作原理。掌握RC桥式正弦波振荡电路的分析、设计和调试方法。深入理解正弦波振荡电路的起振条件、稳幅特性。学习其它类型正弦波振荡电路。v实验目的RC正弦波振荡电路：工作原理基本电路参数分析、调整其它正弦波振荡电路。v实验内容线性放大电路：器件工作在线性放大区（通频带内），负反馈；正弦波振荡电路：器件工作在线性放大区（通频带内），正反馈。正弦波振荡：无输入时，即能产生稳定（幅度、频率）的正弦波输出。v实验背景知识首要条件产生正弦波振荡的条件稳定条件：为能在无输入信号时也能振荡起来，应使电路的初始环路增益大于1 ；利用开启电源时的噪声，使净输入
2、信号（反馈信号）不断增大；最终产生振荡。起振条件：稳定的正弦波振荡还应该具备：（1）选频网络：用于产生单一频率的正弦波；（2）稳幅环节：用于产生稳定幅度（环路增益自动为1）的正弦波。=+=21|nFAFAAF jjj&=+=21|nFAFAAF jjj&RC桥式正弦波振荡电路右下图所示RC桥式正弦波振荡电路。正反馈？重点：RC 串并联网络定义R1C1串联支路阻抗为Z1；R2C2并联支路阻抗为Z2。此网络的电压传输系数为：负反馈放大电路RC串并联网络212of)( ZZZVVF+=+ &)1()1(112212112CRCRjRRCCww -+=)1()1(112212112)(CRCRjRRC
3、CFww -+=+&RC串并联网络（频率特性）令：则：幅频表达式：相频表达式：RCCCCRRR102121 = w，)(3100)(wwww -+=+ jF&2002)()(31|wwww -+=+F&)3(001)(wwwwj-= -+tgF&RC串并联网络（选频特性）选频特性当 时：（此时电路的反馈效果最强）（此时电路为同相输出）结论：只有此时才有可能正反馈（且反馈效果最强）效果：能产生单一频率的振荡波形。RC10 = ww31|max)( =+F&o& 0)( =+Fj原因？RC桥式正弦波振荡电路（起振条件）选频特性当 时：起振条件：怎么调节？（调节 和）振荡频率：31|max)( =+
4、F&RC10 = wwo&01|12=+=vAv RRAj0w3| vA&o& 0)( =+Fj1R 2RRC桥式正弦波振荡电路（稳幅环节）起振后，若无稳幅措施，则输出幅度会越来越大（最终非线性失真）；（饱和/截止失真）稳幅环节：环路增益保持1 。即要求：思考：如果稳幅环节放在放大器A 单元，那么或应具有什么特性？0oo)( f11f /.2 ，D3f2 / RRRR -=03 fBWA RC桥式正弦波振荡电路（设计例）设计振荡频率f0 = 1kHz 的RC桥式正弦波振荡电路。选择C = 0.01F ，求得：R = 15.9k定义：求得：R1 = 23.47k，Rf = 49.29k选择：R3
5、 = 10k求得：LM358 的单位增益带宽积0.7M （数据手册）。RRRRR = f11f /1.2 ，k29.4421 3f2 =-= RRR运放：LM358实验箱v实验准备实验准备（电源）采用什么电源？电源操作步骤：（1）检查电源的开路输出电压；（2）断电，连线；（3）检查电源输出端与电路的电源端之间，是否连接正常，短路/断路？（4）通电，观察。稳幅环节：根据振荡幅度的变化，利用元件的非线性，自动地改变放大电路中负反馈的强弱。（正弦波振荡电路的必备环节）右图所示RC桥式正弦波振荡电路。电路特点：振荡（无始无终）。问题：如果电路不输出正弦波，怎么办？解决：拆分电路，分模块解决。目标：稳幅
6、（模块）电路的调试；了解起振、稳幅、失真校正的实现原理、调试方式等。v实验步骤（稳幅环节）vi vo稳幅环节右图所示测试电路。根据前述设计，选择大致的电阻参数；（例：R1 = 23.47k，R3 = 10k）输入合适的信号vi；（类型、频率、幅值等如何选？）观察输出信号vo；分别调节R1、R2和R3：观察输入输出波形的变化情况（是否有失真、增益变化等）；思考波形变化与电路起振、稳幅、失真之间的关联。这个环节，可以不做吗？正弦振荡：没有输入时，电路能产生稳定幅度、频率的正弦信号输出。目标：实现RC桥式正弦波振荡电路。v实验步骤（正弦振荡）正弦振荡根据前述设计（f0 = 1kHz），组建右下图所示
7、电路。调节电路参数，使产生稳定的正弦波输出。（如果没有波形输出，问题在哪里？）记录波形；测量振荡频率f0；测量幅值的变化范围。（用示波器观察输出，要求稳定、不失真）振荡频率f0是否等于1kHz ？若电路不起振，应如何调整电路参数？若波形有失真，应如何调整电路参数？正弦振荡（思考、拓展）分别单独调整R1、R2、R3或串联R（并联R），观察并分析其对输出波形（幅值、频率等）的影响。（记录相关信息）可以精确地调整输出频率至1kHz 吗？（如果可以，记录相关信息）（如何保证RC串并联网络的参数匹配）取消D1（或D2，或同时取消D1 D2）；取消R3；观察并分析输出波形（幅值、频率等）的影响。（记录相关
8、信息）自定义振荡频率f0，完成前述实验过程（设计、组建、分析. ）。目标：以RC串并联网络为基础，了解并实现其它形式正弦波振荡电路。v实验步骤（其它正弦波振荡电路）正弦振荡拓展1改为右下图所示电路，可以实现稳定的正弦波振荡输出吗？如果不能实现，理论分析.（调整电路参数，使能实现）如果可以实现，记录相关信息.（参考前述RC桥式振荡电路拓展要求）正弦振荡拓展1（稳压二极管）右图所示电路稳压二极管测试电路。选择合适的电源VCC和电阻R，测量输出VZ。（VCC应大于稳压值，R一般选择k以使电流为mA 级）（不同的稳压管，参数会有区别，具体的要看数据手册）正弦振荡拓展2-1稳幅环节，使环路增益保持1 ，
9、即：所以：如果放大器单元是非线性的，且其增益与幅度的变化满足反向关系；即可通过调整电路参数实现稳幅环节，从而实现正弦波振荡输出。从实际情况看，任何放大器（尤其是分立电路），都是非线性的；实验中做过的三极管共射放大电路、理论课中讲过的差分放大电路.晶体管共射放大电路电压传输特性曲线0oDD uAv&正弦振荡拓展2-2理论课程中的两个电路（理论教材P306 图题2.6.4）：可以以它们为基础，结合RC串并联网络，实现正弦波振荡吗？如果可以，在我们的实验箱上可以吗？正弦振荡拓展3选频网络，在选频点时应有0或180相移。超前移相式RC网络。（相移范围0 270，选频点时180）滞后移相式RC网络。（相
10、移范围-270 0 ，选频点时-180）双T 型选频网络。（相移范围随R变化. 查资料）可以让它们代替RC串并联网络，实现正弦波振荡吗？如果可以，在我们的实验箱上可以实现吗？CRCRCRCRCRCRC CR RR 2C正弦振荡拓展4正弦波振荡电路，要求有正反馈。之前做过的实验中，有正反馈的是. ?例：单一正反馈型低通滤波器。调整电路参数，此电路会有很强的正反馈效果（产生自激）.高通滤波器、带通滤波器也可以这么做吗？c02c0)3()(1 ffAjffAAv-+-=&R1C1vo+- AviR2C2RfRa正弦振荡拓展5 .肯定还有很多的正弦波振荡电路形式.RC正弦波振荡电路：工作原理基本电路参数分析、调整其它正弦波振荡电路。v任务小结实验目的、原理、器材、电路等（可略）。实验过程、原始数据。（表格、图形等）实验数据分析。（理论值推导，实测与理论的差异及其原因）问题、缺陷、体会、经验、意见等。报告要求手写（下周交，在报告的左上角写上桌号）v实验报告
