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1、1实验六 RC 桥式正弦波振荡器一、实验目的1研究 RC 桥式振荡器中 RC 串、并联网络的选频特性。2研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。3掌握 RC 桥式振荡器的工作原理及调测技术。二、实验原理RC 桥式振荡器的实验电路如图 1 所示。图（b）Multisim 仿真电路图图 1 RC 桥式振荡器该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。1RC 串并联正反馈网络的选频特性。电路结构如图 2 所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式：2RCjjRCjjRZVFi 11/21RCjjRCjRCj jjjj
2、 1321122令 ，则上式为0 0jF由上式可得 RC 串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图3 和图 4 所示） 。 2021F3arctg0FF-9090图 4 相频特性曲线图 3 幅频特性曲线01/30-+ FV图 2iV1Z2+3iDvDID2ID1VD1VD2Q1Q2图 5 由特性曲线图可知，当 0 时，正反馈系数达最大值为 1/3，且反馈信号与输入信号同相位，即 F0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振 01/RC为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率 fo 为RCfo21当输入信号 的角频率低于 0 时，反馈信号的相位超前，相位差 F 为正
3、值；而当iV输入信号的角频率高于 0 时，反馈信号的相位滞后，相位差 F 为负值。2、带稳幅环节的负反馈支路由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足 =1+ ，故 2。为此，线路中设置电位器进行调节。VFA31Rf1f为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件） ，本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅
4、的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图 5 所示。在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在 Q 点，2PN 结的等效动态电阻为 ；而在 Q 点,22divrD1PN 结的等效动态电阻为 ；显然， 11id1dr；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，2dr二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。通过 Rp 调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振4荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡频率偏低。这是在实验中应当注意的。三、预习要求1. 复习运放组成的正弦波振荡器的基础知识，理解
5、实验电路的工作原理。2. 要求 fo1600Hz 且取 R10k，计算电容 C 取多大值？3. 实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？4. 影响振荡频率 f0 的主要因素是什么？四、实验内容1参照图建立仿真电路，用示波器观察输出波形。注意在调整 RP 大小的时候，将调整幅度 Increment 由原来系统默认的 5%减小到 1%，否则增益太大，不能获得较为理想的输出正弦波。2根据起振要求，电压负反馈电路的电压放大倍数要略大于 3，调节电位器 Rp，使电路起振且输出良好（尽可能取小的幅值，使输出失真较小）的正弦波，测取输出正弦波的电压有效值 Vo。3测量振荡频率 fo（1）用示波器测取 fo用示波器内的光标测量功能读出 T，计算获得 fo。4把 R 为 5.1k电阻换成 20k电阻, 调节 RW，观察稳幅效果；去掉两个二极管，2接回 5.1k电阻，再细调电位器 RW，观察输出波形的稳幅情况。五、实验总结1总结 RC 桥式振荡电路的振荡条件。2. 根据改变负反馈电阻 Rp 对输出波形的影响，说明负反馈在 RC 振荡电路中的作用。
