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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。4进一步掌握用双踪示波器测相位差的方法。5. 掌握信号频率的几种常用测量方法。二、实验原理RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。图(a) RC桥式振荡器基本原理电路R 10k100kRP5.1kR1voR25.1kR 10kCC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。
2、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：令，则上式为-+图2+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）。 F-9090图4 相频特性曲线图3 幅频特性曲线01/30 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为正值；而当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
3、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。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。iDvDID2ID1VD1VD2Q1Q2图5 在二极管伏安特性曲线的弯曲部
4、分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q点，PN结的等效动态电阻为；而在Q点,PN结的等效动态电阻为；显然，；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，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（取标称值）？3计算f =5 fo和f =fo时，vf与vi相位差的值。4复习用
5、示波器测量相位差的方法。5. 实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？6. 影响振荡频率f0的主要因素是什么？四、实验内容1参照图1（b）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。（2）用函数信号发生器的频率计功能测量振荡
6、频率f0振荡电路的输出电压与函数信号发生器的“计数器输入”端连接，按下函数信号发生器的“外测频率”各相关控制键后，在函数信号发生器的5位LED显示器上显示被测信号的频率f0。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，接回5.1k电阻，再细调电位器RW，观察输出波形的稳幅情况。5去掉其他元件，仅留RC串并联正反馈网络，测试此网络的选频特性。（1）测量F和i的相位差用示波器测试相位差的方法参见实验三。注意若vF超前，则F为正；vF滞后，则F为负。将测试结果填入表1。表1f0 （Hz）（f=f0时） （f=f0时） （f=5f0时）理论值测试值（2）测量反馈系数F函数信号发生器输出信号加到RC串并联正反馈网络的输入端i，改变输入信号频率，用交流毫伏表测出Vi 、VF，由公式计算，结果记入表2表2f （Hz）Vi（Hz）VF（Hz）（实际测量）（理论估算）f=f0时f=f0时f=5f0时五、实验总结1总结RC桥式振荡电路的振荡条件。2整理三种测试频率的方法。自拟表格记录测量测频的实验数据，比较测试结果。3. 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。4. 记录F和i的波形，并说明两者之间的相位关系。3
