RC文氏橋振蕩電路

產(chǎn)生400Hz的穩(wěn)定信號(hào)RC文氏橋振蕩電路產(chǎn)生400Hz的穩(wěn)定信號(hào)一、文氏橋振蕩電路簡(jiǎn)介如圖所示，將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放圖1文氏橋振蕩電路R3圖1文氏橋振蕩電路R3R4Rf頻網(wǎng)絡(luò)接在運(yùn)算放大器的輸出端和同相輸入端之間，Rf構(gòu)成正反饋，接在運(yùn)算放大器的輸出端和反相輸入端之間的電阻，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。正反饋電路和負(fù)反饋電路構(gòu)成了文氏電橋電橋。文氏電橋振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：不僅振蕩較穩(wěn)定，波形良好，帶負(fù)載能力強(qiáng)，而且振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電壓失真也比較小。理論分析與計(jì)算1、文氏選頻網(wǎng)絡(luò)（RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）由圖1的電路可以看出，電路在回路網(wǎng)絡(luò)中加入了文氏選頻網(wǎng)絡(luò)，下面對(duì)文氏選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行理論上的分析，從電路總提取文氏電路如圖2所示。圖2文氏選頻網(wǎng)絡(luò)圖2文氏選頻網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)放的反饋量，是輸出量。為了保證振蕩的產(chǎn)生，就必須滿(mǎn)足與同相位。因?yàn)镽1=R2=R，C1=C2=C，當(dāng)頻率比較低的情況下，就有此時(shí)的相位會(huì)超前于，當(dāng)ω趨近于零時(shí)，其相位超前接近于。同理，相反地，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮大時(shí)，此時(shí)的相位會(huì)滯后于接近。所以在在信號(hào)頻率由零到無(wú)窮大的變化過(guò)程中，必然有某一個(gè)頻率，使得輸出量與反饋量同相，從而形成正反饋。下面進(jìn)行定量分析。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性可表示為令,則上式可簡(jiǎn)化為為了使反饋量足夠大，則要求盡可能大，由上面的關(guān)系式不難得到，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)的模有最大值同時(shí)為了能夠起振，又要求電路的電壓放大倍數(shù)A與反饋系數(shù)F之間滿(mǎn)足關(guān)系這就要求整理得到也就是說(shuō)，的最小值是7.96KΩ，事實(shí)上，應(yīng)略大于這個(gè)值。2.當(dāng)電路產(chǎn)生正弦振蕩時(shí)，振蕩電路中的負(fù)反饋根據(jù)以上分析可知，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路中，只要達(dá)到，即可滿(mǎn)足產(chǎn)生正弦波振蕩的起振條件。如果的值過(guò)大，由于振蕩幅度超出放大電路的線(xiàn)性放大范圍而進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生明顯的失真。另外放大電路的放大倍數(shù)因受環(huán)境溫度及元件老化等因素影響，也要發(fā)生波動(dòng)。以上情況都將直接影響振蕩電路輸出波形的質(zhì)量，因此，通常在放大電路中引入負(fù)反饋以改善振蕩波形。此外如圖3所示進(jìn)行研究，圖圖3由文橋選頻電路和放大器組成正弦波發(fā)生器的電路原理圖R3設(shè)運(yùn)放輸出電壓為最大值Uo，同相輸入端電壓最大值為Up，那么由前面的分析有那么如果波波形不失真或失真不嚴(yán)重的話(huà)，同相輸入端電壓應(yīng)與輸出電壓同相，且同相輸入端電壓的幅值應(yīng)為輸出端電壓的三分之一。但是，如果Rf的阻值遠(yuǎn)大于7.96KΩ，那么振蕩幅度的增長(zhǎng)使放大電路工作到非線(xiàn)性區(qū)域，輸出波形會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的失真，此時(shí)上面所得到的描述輸出電壓與反饋電壓的關(guān)系式將不再成立。同時(shí)，由于在反饋網(wǎng)絡(luò)中并沒(méi)有加入限幅的環(huán)節(jié)，那么如果運(yùn)放理想的話(huà)，輸出電壓的幅值將是無(wú)窮大，但是由于運(yùn)放實(shí)際上有一個(gè)最大輸出電壓，所以輸出電壓的幅值實(shí)際上由運(yùn)放的最大輸出電壓控制，而無(wú)法由電路的參數(shù)求出。二極管的引入當(dāng)在反饋回路中加入由二極管構(gòu)成的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)時(shí)，由于非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的影響，具體來(lái)說(shuō)，利用電流增大時(shí)二極管動(dòng)態(tài)電阻減小，電流減小時(shí)動(dòng)態(tài)電阻增大的特點(diǎn)，可以輸出電壓穩(wěn)定。此時(shí)比例系數(shù)為下面進(jìn)行定性分析。電路如圖1。對(duì)于正反饋網(wǎng)絡(luò)中的的文氏選頻網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，選定的頻率仍然是不變的，而且在該頻率下，同相輸入端和輸出端仍然滿(mǎn)足三分之一的比例關(guān)系，即利用二極管的非線(xiàn)性自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋的強(qiáng)弱來(lái)控制輸出電壓的恒定。振蕩過(guò)程中兩個(gè)二極管將交替導(dǎo)通和截止，其中一個(gè)處于正向?qū)顟B(tài)的二極管與R2并聯(lián)，由于二極管正向電阻隨其兩端電壓的增大而下降，故電路的負(fù)反饋隨振幅上升而增強(qiáng)，也就是說(shuō)運(yùn)放的閉環(huán)放大倍數(shù)隨振幅增大而下降，直到滿(mǎn)足振幅平衡條件為止。這樣就容易使得輸出電壓穩(wěn)定下來(lái)，故會(huì)看到比不加二極管時(shí)幅值更小的穩(wěn)定振蕩。而且由于其動(dòng)態(tài)電阻的影響，Rf可以取的最小值也可以比不加非線(xiàn)性環(huán)節(jié)時(shí)更小