文式橋振蕩電路的設(shè)計

新疆大學(xué)課程設(shè)計報告所屬院系：電氣工程學(xué)院專業(yè)：自動化課程名稱：電子技術(shù)基礎(chǔ)A設(shè)計題目：文式橋振蕩電路的設(shè)計班級：學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)老師:完成日期：2013.7.13課程設(shè)計題目：文式橋振蕩電路的設(shè)計要求完成的內(nèi)容：設(shè)計一個文式橋正弦波振蕩器。指標(biāo)條件如下：振蕩頻率為fo=2kHz，輸出幅值實測，輸出端設(shè)置電壓跟隨器。建議運算放大器選用（LM741或LM353）。要求：（1）根據(jù)設(shè)計要求，確定電路的設(shè)計方案，初選電路元器件，設(shè)置參數(shù)。（2）仿真分析、測量電路的相關(guān)參數(shù)，修改、復(fù)核，使之滿足設(shè)計要求。（3）綜合分析計算電路參數(shù)，驗證滿足設(shè)計要求后，認(rèn)真完成設(shè)計報告。指導(dǎo)教師評語：評定成績?yōu)椋褐笇?dǎo)教師簽名：年月日電氣工程學(xué)院課程設(shè)計報告-PAGE12-文式橋振蕩電路的設(shè)計一.設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求，需要設(shè)計一個文式正弦波振蕩器，并要求其輸出端接一個電壓跟隨器。因此，該電路主要由兩個部分組成，即文式正弦波振蕩電路以及電壓跟隨器電路。根據(jù)文式振蕩電路的基本結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生正弦波振蕩的條件--相位平衡和振幅平衡電壓跟隨器電路以及電壓跟隨器電路的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計出如圖1的文式正弦振波振蕩電路。因為該電路結(jié)構(gòu)簡單并能達(dá)到設(shè)計要求，因此就選擇該電路作為此次的設(shè)計方案。圖1二.單元電路的設(shè)計和計算1.文式正弦波振蕩電路的設(shè)計和計算：文式正弦波振蕩的基本電路如下圖：該電路包括兩個部分，第一個部分是如圖3的選頻網(wǎng)絡(luò)和如圖4的放大電路。圖4（放大電路）圖3（選頻網(wǎng)絡(luò)）圖3所示的選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻的作用，它的選頻特性曲線具有明顯的峰值。由圖3知：反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為：就實際的頻率而言，可用S=jw替換，則得如令，所以上式變?yōu)橛纱丝傻眠x頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻響應(yīng)及相頻響應(yīng)由以上的公式可得，當(dāng)或時，幅頻響應(yīng)的相位角為最大，即而相頻響應(yīng)的相位角為零，即因此，當(dāng)時，輸出電壓的幅值最大，而且輸出電壓是輸入電壓的1/3,同時輸出電壓與輸入電壓相同。根據(jù)以上理論知識，可得該設(shè)計電路中選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)及依據(jù)如下：因為設(shè)計方案要求振蕩頻率為fo=2kHz，因此=fo=2kHz又因為電阻R的級數(shù)在之間，因此不妨另R=15K，所以所以，由以上得選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分別為R=15KC=如圖4的放大電路，當(dāng)振蕩頻率f=時，要使該振蕩電路振蕩起來，應(yīng)有。因為振蕩頻率f=時，=1/3,所以 ，即>2又因為考慮到要使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定,因此在放大電路中加入穩(wěn)壓管來達(dá)到此目的,于是設(shè)計出如圖5的放大電路圖5考慮到要保證穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性,因此根據(jù)以上理論有=10k=4.7k（可變電阻）2.電壓跟隨器電路為了使整個電路的結(jié)構(gòu)簡單，并能保證設(shè)計電路達(dá)到設(shè)計要求，設(shè)計出了如圖6的電壓跟隨器電路圖6三．總體設(shè)計1.根據(jù)步驟二中的部分電路的分析及設(shè)計，設(shè)計出如圖7的完整的文氏橋正弦波振蕩電路圖62.文氏橋正弦波振蕩電路中的元件明細(xì)表如下表115k電阻15k電阻10k電阻4.7k電阻20k可變電阻5.3nF電容5.3nF電容VCC12V直流電源VCC1-12V直流電源U1LM741H運算放大器U2OPAMP-3T-VIRUAL運算放大器1N4148二極管1N4148二極管XSC1——示波器表1在以上元件的參數(shù)下，該文氏橋正弦波振蕩電路以達(dá)到設(shè)計要求，即振蕩頻率因為設(shè)計要求振蕩頻率為fo=2kHz，輸出幅值實測，輸出端設(shè)置電壓跟隨器，因此參數(shù)設(shè)計以基本達(dá)到要求。當(dāng)設(shè)計的文氏正弦波振蕩電路中A=50%時，用multisim仿真軟件進(jìn)行仿真，用示波器觀察的如圖7的波形：圖7此時由于過小，沒有達(dá)到前面分析的>2,于是沒有達(dá)到起振的條件，因此要繼續(xù)增大的值。當(dāng)設(shè)計的文氏正弦波振蕩電路中A=83%時，開啟multisim仿真軟件進(jìn)行仿真，用示波器觀察得到如圖8的波形圖8通過波形圖可知，在此時的參數(shù)下該設(shè)計電路起振。此時=20k83%=16.6k所以=+=16.6+4.7=21.3k因此21.3k〉210k達(dá)到電路所要求的起振條件。如圖9所示的波形圖圖9通過波形圖可以看出，此時電路已經(jīng)產(chǎn)生了穩(wěn)定的正弦波。并且通過測量，此時正弦波的振蕩頻率f為可知此時頻率約等于2KHz，已到達(dá)了設(shè)計方案的要求：振蕩頻率為fo=2kHz輸出的幅值如圖10所示：圖10四．總結(jié)通過此次課程設(shè)計，我對文式橋正弦波振蕩電路的結(jié)構(gòu)以及工作原理有了更加清晰和更加深刻的認(rèn)識。我知道文式振蕩電路由選頻網(wǎng)絡(luò)和放大網(wǎng)絡(luò)組成，要使文式振蕩電路工作，就必須滿足這兩個網(wǎng)絡(luò)的各自條件。即滿足相位平衡和振幅平衡。只有滿足了這兩個條件，設(shè)計的電路才能起振，而一個完整的文式正弦波振蕩電路光是有這兩個結(jié)構(gòu)式是達(dá)不到條件的，為了能輸出穩(wěn)定的正弦波波形，還得采取問措施，即在電路中加入穩(wěn)壓管來達(dá)到此目的。更重要的是，通過此次課程設(shè)計，我學(xué)會了如何設(shè)計一個目表電路。即，首先應(yīng)該有明確的目標(biāo)，然后根據(jù)這個目標(biāo)來設(shè)計目標(biāo)電路，一般一個電路是