RC振蕩電路的設(shè)計與分析

1、RC橋式振蕩電路的分析一、設(shè)計目的1、掌握RC振蕩器的設(shè)計方法及工作原理,研究負(fù)反饋強弱對振蕩器的影響;2、學(xué)習(xí)用示波器測量正弦波振蕩器振蕩頻率,開環(huán)幅頻特性和相頻特性的方法.3、學(xué)習(xí)運用Multisim程序觀察輸出波形由小到大的起振和穩(wěn)定到某一幅值的全過程4、學(xué)會用虛擬儀器計算振蕩頻率一、 所選儀器設(shè)備 計算機 Multisim程序軟件、示波器二、 設(shè)計題目 RC振蕩電路的設(shè)計與分析三、 實驗原理RC橋式振蕩器將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和放大器結(jié)合起來即可構(gòu)成RC振蕩電路，放大器件可采用集成運算放大器。 Rc橋式振蕩電路如圖所示，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)接在運算放大器的輸出端和同相輸入端之間，構(gòu)成正反饋

2、，Rf、R1接在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間，構(gòu)成負(fù)反饋。正反饋電路和負(fù)反饋電路構(gòu)成一文氏電橋電路（如圖1-1所示），運算放大器的輸入端和輸出端分別跨接在電橋的對角線上，所以，把這種振蕩電路稱為RC橋式振蕩電路 圖1-1振蕩信號由同相端輸入，故構(gòu)成同相放大器，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui同相，其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)等于Au=Uo/Ui=1+(Rf/R1)。而RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在=o=1/RC時，F(xiàn)u=1/3,f=0，所以，只要|Au|=1+(Rf/R1)3,即Rf2R1,振蕩電路就能滿足自激振蕩的振幅和相位起振條件，產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率fo等于采用雙聯(lián)可調(diào)電位器或雙聯(lián)可調(diào)電容器即可方便地調(diào)節(jié)

3、振蕩頻率。在常用的RC振蕩電路中，一般采用切換高穩(wěn)定度的電容來進行頻段的轉(zhuǎn)換（頻率粗調(diào)），再采用雙聯(lián)可變電位器進行頻率的細(xì)調(diào)。電路的振蕩頻率：fo=1/2RC起振的幅值條件：Rf/R1=2 其中Rf=Rw+R2+R3rError! No bookmark name given.四、 設(shè)計內(nèi)容及步驟1內(nèi)容(1)根據(jù)設(shè)計結(jié)果連接電路.(2)采用瞬態(tài)分析Transient,觀察不同時間段輸出波形.(3)分析和觀察不同時間段輸出波形由小到大的起振和穩(wěn)定到某一幅度的全過程。(4)參數(shù)設(shè)置，若參數(shù)不能達(dá)到設(shè)計要求，按指標(biāo)要求調(diào)試電路。(5)比較和計算仿真結(jié)果，分析誤差原因。2.步驟（1）在Multisim

4、平臺上建立如圖1-2所示的實驗電路，儀器按圖設(shè)置。這個實驗應(yīng)看到振蕩波形振幅逐漸增大最后形成穩(wěn)定振蕩的變化的過程（2）單擊仿真開關(guān)運行動態(tài)分析，等振蕩輸出穩(wěn)定后按F9暫停。 （3）用參數(shù)掃描分析，先掃描Rf1的值，動態(tài)變化范圍為1-2kΩ,得到掃描圖1；（4）重復(fù)上述（3）的步驟，掃描Rf2，得到掃描圖2; （5） 采用瞬態(tài)分析Transient,觀察觀察不同時間段的輸出波形（6）根據(jù)要求，分析得到的兩個掃描圖，確定Rf1和Rf2的阻值； 六、試驗具體內(nèi)容1電路組成圖1-1是RC橋式振蕩電路的原理電路，這個電路由兩部分組成，即放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò) 。選頻網(wǎng)絡(luò)（即反饋網(wǎng)絡(luò)）的選頻特性已知

5、，在 w=w0處，RC串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)的 Fv=1/3， =0，根據(jù)振蕩平衡條件 AF=1和a +f=2n，可知放大電路的輸出與輸入之間的相位關(guān)系應(yīng)是同相，放大電路的電壓增益不能小于3，即用增益為3（起振時，為使振蕩電路能自行建立振蕩， Av=1+Rf/R1應(yīng)大于3）的同相比例放大電路即可。根據(jù)這個原理組成的電路如圖1-1所示，由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個四臂電橋，電橋的對角線頂點接到放大電路的兩個輸入端，因此這種振蕩電路常稱為RC橋式振蕩電路2、數(shù)據(jù)電路圖 圖1-23 結(jié)果電壓如圖所示頻率如圖所示4、 分析調(diào)整參數(shù)如圖所示根據(jù)設(shè)計要求的f和c。計算R的值。既是設(shè)計要求的f=2000Hz由f。=1/2RC得R=1.69K歐姆,為了使振蕩穩(wěn)定性好，應(yīng)取阻值和容值穩(wěn)定性好的阻容器件。從以上分析已知RF2=2R1時，即可起振。由于文氏橋的傳輸特性在f=fn時，它的輸出為輸入的1/3。因此按照起振條件要求, 放大器放大倍數(shù)應(yīng)大于等于3，于是根據(jù)電路Rf2+（Rf1/rd）=2R1，其中rd是D1,D2正向?qū)〞r的動態(tài)電阻應(yīng)該很小，因此只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf2起振條件很好實現(xiàn). 另外，考慮使用運放時的平衡電阻的要求可得Rf1