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1、实验名 称：实验九集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：实验组别:实验报告完成日期:指导教师意见：3 ZK01fcs zw6旺駆番專豊，寸8/，目ss Mn Zu、实验目的1. 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；2. 了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理。二、实验原理1. 产生自激振荡的条件:当放大器引入正反馈时，电路可能产 生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大 器和正反馈网络组成。其框图如图1所示。 振荡器产生自激振荡必须满足两个基本 条件:（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即即VF = Vi 或 |A
2、F| = 1（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号同相位，其相位差应为:申二申 +申二2n兀（n = 0、1、2）A F2. RC串-并联网络的选频特性：RC串-并联网络如图2（a）所示，其电压传输系数为:1 + jwR 2c 2_11 R 2 R1 c 2.R1 +(1+ ) + / (wc 2 R1当 R1二 R2二 R，C1= C2= C时，则上式为:wck)jwc1 jwR 2c 2 R2 c11F (+)二厂3 + j (wRc ) wRco 2兀 RC当f = fo时，传输系数最大，相移为0，即：F =1/3,max若令上式虚部为零，即得到谐振频率fo为：f = 1传输系数F的幅频
3、特性相频特性如图2(b)(c)所示。由此可见，RC 串一并联网络具有选频特性。对频率f而言，为了满足政府平衡条件o1 AF 1 =要求放大器| A 1 = 3。为满足相位平衡条件：cp +申二2n兀，A F 要求放大器为同相放大。图2 RC串一并联网络及幅频、相频特性3. 自动稳幅：由运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器原理图如图3所示，负反馈系数为:VF (一)二VoRiR1 + Rf在深度负反馈情况下:AFR1 + RfRfRiR1因此，改变R或者R1就可以改变放大器的电压增益F由振荡器起振条件，要求| AF | 1 ,(+)图3 运放RC文氏电桥振荡器原理图RcrnL当起振后，输出电压幅度
4、将迅速增大，以至 进入放大器的非线性区，造成输出波形产生 平顶削波失真现象。为了能够获得良好的正 弦波，要求放大器的增益能自动调节，以便 在起振时，有| AF | 1；起振后，有| AF | (+)什)=1,达到振幅平衡条件。由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数.决定。因此，若能自动改变Rf和的比值，就能自动稳定输出 幅度，使波形不失真。三、实验仪器1、示波器1台2、函数信号发生器1台3、直流稳压电源1台4、数字万用表1台5、多功能电路实验箱1台6、交流毫伏表1台、实验内容及数据1、电路分析及参数计算：分析图6电路中，运算放大器和RF1，RF2及Rw构成同相放大 器，调整Rw即可调整放大器的增
5、益；RC串并联网络构成选频 网络；选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运算放大器的同相端，构成正反馈，D1,D2为稳伏二极管。在不接稳伏二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为:F(+)1 R3* R + R而负反馈系数为：F二R_(-)R + R + RF1 F 2 w(1) 为保证电路能稳定振荡，则要求: F(+)二F(-),由此，根据电路参数，计算Rw的 理论值；Rw=0.628kQ(2) 同相放大器的电压增益AVF二33(3 )电路的振荡频率fo=1.6076KHz仿真电路图：lOOn d IVq-l2Vfl Sk图召振落器买验电踣XFG1R215KC1R3-AAA-5：1kQV
6、CC12VAD647JHU8AC3lOOnF:VDD 一舟3KQS1 .12 V键K空格:C1：:丰 33hFR6-VA3kQC C2 .丰33肝XSC12、振荡器参数测试：（1）按图6搭接电路，（D1、D2不接，IK拨向1）经检查无误 后，接通+12V电源。（2）调节Rw,用示波器观察输出波形，在输出为最佳正弦波， 测量输出电压V 。p-pV =20.2 Vp-p（3）测量Rw值；Rw=0.6004 kQ示波器图形:（4）用李萨茹波形测量振荡频率;李萨茹波形测量信号频率方法：将示波器CH1接振荡器输出，CH2接信号发生器正弦波输出，令示波器工作在“外扫描X-Y”方式;当调节信号发生器频率时，
7、若信号发生器频率与振荡器频率相同时, 示波器将出现一椭圆；通过此方法可测量未知信号频率f = 1.6195180kHz示波器图形：DEO 卫 20卫 训5136 - 9W. Thu fee 24 OB 15 20152. iqv/ 2 i.raxy3、振幅平衡条件的验证:在振荡器电路中，调节R ,使输出波形为正弦波时，保持Rw不w变，将开关K拨向2位置，则，即输入正弦信号（频率为振荡频率，峰-峰值V =100mV）则电路变为同相放大器，用毫伏表测量V、V、 ip-pi oV、V，填入表1 ；A F将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节R，使输出w波形略微失真，再将开关拨向位置2,电路又变
8、为同相放大器，用毫伏表测量V、V、V、V，填入表1；i o A F将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节R，使输出w波形停振，再将开关拨向2位置，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量V、V、V、V，填入表1；i o A F表1振幅平衡条件验证测量值测量计算值工作状态Vip-p(mVo(V)V)VA(V) VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波略微失真停振1001.21010.3990 0.035934.230.029671.01551001001.21480.4007 0.03601.20780.3984 0.035934.360.029631.018134.16
9、0.029721.0154良好正弦波1001.16670.3889 0.0354时理论值33.000.030301.00仿真电路图:R215kQR3-AW5JkflVCC -12VIkQ Key=A U8AAD647iJH键二空格R5 3kQV3 : 十 100nFC133rtFR6R7 91kQ9-1 kQ : : TOT43kQ1 C2 :z33nF良好正弦波仿真波形:4、观察自动稳幅电路作用在图6基础上，接入稳幅二极管DI、D2，调节电位器Rw,观 察输出波形的变化情况，测量出输出正弦波电压Vop-p的变化范围。（Vop-p） max=20.1 V（Vop-p） min=2.23 V五、
10、误差分析A的相对误差：E =A34.23-33.0033.00x 100% = 4%F - F(+、测(+)理0.02963 - 0.03030F0.03030（+）理理xl00% = 2.3%F的相对误差：E =（+）FAF -AF(+)测 (+)理1.0155 -1.000AF1.0000（+）理x100% = 1.6%AF的相对误差：E =（+）AF误差来源分析:（1）电阻或电容不精确，造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不 好；（2）运放不是理想运放；（3）电路接触不好。(4) 实验仪器本身存在系统误差。六、实验总结1、实验中使用示波器观察输入输出波形时要注意表笔是否有衰 减。2、运算放大器管脚不要弄错，要一直加着工作电源。3、调节Rw时要注意观察输出波形。4、
