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1、RC正弦波振荡器正弦波振荡器二、二、 实验原理实验原理三、三、实验电路实验电路四、四、 实验内容实验内容一、一、 实验目的实验目的五、实验报告要求五、实验报告要求 六、思考题六、思考题 一、实验目的一、实验目的2. 掌握掌握RC正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）的组正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）的组成及工作原理。成及工作原理。1. 掌握自激振荡的概念及条件。掌握自激振荡的概念及条件。3. 掌握掌握RC正弦波振荡器的调试、测量方法。正弦波振荡器的调试、测量方法。 1. 振荡器振荡器: : 包括放大电路、反馈网络、选频网络（一般选频网络和包括放大电路、反馈网络、选频网络（一般选频网络和反馈网络合二为一
2、）及稳幅环节（由半导体器件的非线性反馈网络合二为一）及稳幅环节（由半导体器件的非线性实现）。实现）。反馈振荡器组成框图反馈振荡器组成框图二、实验原理二、实验原理 在只有直流电源供电情况下，能将直流电能转换为具有在只有直流电源供电情况下，能将直流电能转换为具有一定频率的交流电信号输出的电子电路或装置一定频率的交流电信号输出的电子电路或装置 。 2. 基本组成：基本组成： 1） 接接通电源瞬间的电扰动，包含丰富的频率分量，选频通电源瞬间的电扰动，包含丰富的频率分量，选频网络网络对某一特定对某一特定的的频率分量频率分量 f0 形成正反馈形成正反馈并并输出较大的正弦输出较大的正弦电压。电压。该电压该电
3、压送到放大器输入端，进入放大送到放大器输入端，进入放大选频选频反馈的反馈的往复循环过程，往复循环过程， 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，限制，最终稳定在一定幅值，达到动态平衡。最终稳定在一定幅值，达到动态平衡。3.振振荡荡的建立的建立振荡建立过程波形振荡建立过程波形起始起始建立建立平衡平衡 2）自激振荡建立的起始阶段，是振幅不断增加的过程，自激振荡建立的起始阶段，是振幅不断增加的过程，即每一次的反馈信号即每一次的反馈信号uf 总大于前一次的输入信号总大于前一次的输入信号ui。起振与平衡过程图起振与平衡过程图振荡特性振荡特性反馈特性反馈特性4.
4、振荡电路的振荡条件振荡电路的振荡条件 3）稳定条件稳定条件振幅振幅稳定条件稳定条件: :（放大器自行满足）（放大器自行满足）相位相位稳定条件稳定条件: :（选频网络自行满足）（选频网络自行满足）1）起振条件：）起振条件：振幅起振条件：振幅起振条件：相位起振条件：相位起振条件：2）平衡条件平衡条件振幅平衡条件：振幅平衡条件：相位平衡条件：相位平衡条件：1） 振荡频率振荡频率f0及频率稳定度及频率稳定度f /f02）振荡幅度）振荡幅度Vo及幅度稳定度及幅度稳定度V/Vo3）波形失真）波形失真5. 主要技术指标主要技术指标:三、实验电路三、实验电路 如图，振荡器由如图，振荡器由两级共射极两级共射极放
5、大器和放大器和R、C串并联网络串并联网络构成构成； 两级共射极放大器的两级共射极放大器的输出电压输出电压uo与输入电压与输入电压ui同相，同相， RW 、RF 构成负反馈支路，构成负反馈支路，调节调节RW可以改变放大倍数可以改变放大倍数 A=uo /ui 。 R、C网络进行正反馈及选频。网络进行正反馈及选频。 放大器若采放大器若采放大器若采放大器若采用单级共射电用单级共射电用单级共射电用单级共射电路。路。路。路。能否产生能否产生能否产生能否产生振荡？为什么振荡？为什么振荡？为什么振荡？为什么？1）电路结构）电路结构2）RC串、并联网络串、并联网络1四、实验内容四、实验内容1. 测量振荡器的振荡
6、幅度及幅度稳定度测量振荡器的振荡幅度及幅度稳定度 接通电源电压接通电源电压EC（+12V），连接连接VF 与与Vi 两点两点，用示，用示波器波器2通道接振荡器输出端。调节电位器通道接振荡器输出端。调节电位器RW，使振荡器，使振荡器输出不失真正弦波形，用示波器多次测量振荡器的输出输出不失真正弦波形，用示波器多次测量振荡器的输出振幅振幅 （有效值），计算幅度稳定度（有效值），计算幅度稳定度 。 其中：其中： 为多次测量值中偏离为多次测量值中偏离 最大者。最大者。 幅度稳定度：是指时间或温度、湿度、电源电压及负载等因幅度稳定度：是指时间或温度、湿度、电源电压及负载等因素在一定变化范围内振荡幅度的相对
7、变化程度。素在一定变化范围内振荡幅度的相对变化程度。 2. 用用示波器示波器的频率计测量振荡器的振荡频率的频率计测量振荡器的振荡频率 及频率稳及频率稳 定度定度 频率稳定度：是指时间或温度、湿度、电源电压及负载频率稳定度：是指时间或温度、湿度、电源电压及负载等因素在一定变化范围内振荡频率的相对变化程度。等因素在一定变化范围内振荡频率的相对变化程度。 绝对频率稳定度（实验中取绝对频率稳定度（实验中取 为多次测量值中偏离为多次测量值中偏离 最大者）最大者） 额定振荡频率（理论值或在规定环境下高精度仪器额定振荡频率（理论值或在规定环境下高精度仪器的测量值，实验中取的测量值，实验中取 四、实验内容四、
8、实验内容3. 李莎茹图形法测量李莎茹图形法测量 （1）将示波器设置为）将示波器设置为工作模式；工作模式；（2）示波器）示波器1通道接信号源输出，通道接信号源输出，2通道接振荡器输出；通道接振荡器输出；（3）调节示波器）调节示波器1、2通道垂直灵敏度通道垂直灵敏度V/DIV，使示波器屏幕，使示波器屏幕上图形适当；上图形适当；（4）改变信号源频率）改变信号源频率 ，使示波器屏幕上出现如图，使示波器屏幕上出现如图5中任一中任一清晰稳定的李沙茹图形；清晰稳定的李沙茹图形；（5）读取信号源频率值，按公式计算振荡器的振荡频率）读取信号源频率值，按公式计算振荡器的振荡频率 。 为水平线与图形的交点数，为水平
9、线与图形的交点数， 为垂直线与图形的交点数。为垂直线与图形的交点数。 四、实验内容四、实验内容4. 测量测量RC串并联网络的幅频特性和相频特性曲线串并联网络的幅频特性和相频特性曲线 （1）将）将RC串并联网络的输出端串并联网络的输出端VF 与放大器的输入端与放大器的输入端Vi 断开。断开。（2）信号源输出接放大器输入）信号源输出接放大器输入Vi （1Vpp），示波器），示波器1通道通道接放大器输出接放大器输出 VO 端，端，2通道接通道接RC网络输出网络输出 VF 端。端。 （3）按下表选取不同的信号频率）按下表选取不同的信号频率f，测量，测量VO （不失真）和（不失真）和VF及它们之间的相移
10、（相位差）及它们之间的相移（相位差） ，计算反馈系数，计算反馈系数 绘制绘制RC串并联网络的幅频特性和相频特性曲线。串并联网络的幅频特性和相频特性曲线。 输入信号频率输入信号频率 （HZ） （有效值）（有效值） （有效值）（有效值）四、实验内容四、实验内容5.振荡器的三种工作状态（输出失真、不失真和停振）振荡器的三种工作状态（输出失真、不失真和停振） 状态状态1：（1）连接连接VF 与与Vi 两点两点，调节调节RW使振荡器输不出失真正弦波形使振荡器输不出失真正弦波形。（2）断开断开VF 与与Vi 两点两点，从，从Vi 点点接入接入频率为频率为fo的正弦信号，用示波的正弦信号，用示波器测量器测量
11、Vi 及及Vo （外加信号后（外加信号后Vo不失真），计算放大器的电压放大不失真），计算放大器的电压放大倍数倍数 A= Vo /Vi 和环路增益和环路增益FA。状态状态2： 连接连接VF 与与Vi 两点，两点，调节调节RW使振荡器输出失真波形使振荡器输出失真波形。重复（。重复（2）。）。状态状态3： 连接连接VF 与与Vi 两点，两点，调节调节RW使振荡器停振（显示一条水平线）使振荡器停振（显示一条水平线）。重复（重复（2）。）。 6. 改变改变RC值，测量振荡器的输出电压幅度及频率。（选做）值，测量振荡器的输出电压幅度及频率。（选做） 四、实验内容四、实验内容五、实验报告要求五、实验报告要求
12、 1、实验目的和实验原理简介，附实验电路图及元器件参数。、实验目的和实验原理简介，附实验电路图及元器件参数。2、按实验步骤整理实验结果，并与理论分析比较。、按实验步骤整理实验结果，并与理论分析比较。 比较比较 实际测量值与理论值实际测量值与理论值 ，分析误差来源。，分析误差来源。 比较实际比较实际 附近附近 的测量值与理论值的测量值与理论值 ，分析误差，分析误差来源。来源。 三种工作状态下测量得出的环路增益三种工作状态下测量得出的环路增益 是否符合理论是否符合理论分析中分析中 =1、 1和和 1？六、思考题六、思考题 1、分析出现三种工作状态的原因。、分析出现三种工作状态的原因。直流稳压电源直
13、流稳压电源GPD-3303D: 给电路提供直流工作电压给电路提供直流工作电压LOCK：锁定键锁定键 OUTPUT：输出开关输出开关VOLTAGE：电压调节电压调节按下按下FINE灯亮，微调灯亮，微调CURRENT：电流调节电流调节 按下按下FINE灯亮，微调灯亮，微调电源开关电源开关+12VGNDCH1：独立工作独立工作信号源信号源SDG5112: 为电子电路提供测试信号为电子电路提供测试信号Waveforms:波形选择键波形选择键Parameter:参数设置键，可直接切换到设置参数的界面参数设置键，可直接切换到设置参数的界面大旋轮大旋轮:微调幅度、频率等参数。微调幅度、频率等参数。数字键盘数
14、字键盘:用于输入参数用于输入参数CH1 CH2:通道通道选择键选择键 按按CH1或或CH2键键 按屏幕下方第一个按键按屏幕下方第一个按键（输出状态选择：打开）（输出状态选择：打开） 按屏幕下方第二个按键按屏幕下方第二个按键（负载选择：（负载选择：50）信号源输出通道选择：信号源输出通道选择：示波器示波器DSO-X 2014A： 观察、测量信号的时域波形、幅值、脉宽等。观察、测量信号的时域波形、幅值、脉宽等。软键软键开关开关电源开关电源开关USBUSB插口插口 测量数据显示区测量数据显示区 通道输入端口通道输入端口 幅度幅度/ /垂直灵敏度垂直灵敏度调节调节 多功能旋钮多功能旋钮 自动测量按钮自
15、动测量按钮 手动测量旋钮手动测量旋钮 触发电平调节旋钮触发电平调节旋钮 触发源选择按钮触发源选择按钮* *存储按钮存储按钮 水平调节旋钮水平调节旋钮扫描速率显示区扫描速率显示区水平控制菜单水平控制菜单水平位移水平位移垂直位移垂直位移 1.按按【Auto Scale】键，自动调整显示输入信号波形。按动键，自动调整显示输入信号波形。按动“垂直位移垂直位移”和和“水平位移水平位移”按钮，使波形居中，调节按钮，使波形居中，调节“Time/Div”旋钮，使波形适合观测。按旋钮，使波形适合观测。按【Trigger】键，键，选择合适的触发源、类型，调节选择合适的触发源、类型，调节“触发电平触发电平”旋钮，使
16、旋钮，使波形稳定显示。波形稳定显示。 数字示波器使用数字示波器使用2.自动测量，按自动测量，按【Meas】键，直接显示测量值；注意若换键，直接显示测量值；注意若换源源测量，需测量，需“清除测量值清除测量值”，再按，再按【Meas】键进行测量。键进行测量。3.手动测量，按手动测量，按【Cursors】键，调出测量光标线，旋转并键，调出测量光标线，旋转并按下按下“光标光标”旋钮，进行光标线选择，被选中的光标线颜旋钮，进行光标线选择，被选中的光标线颜色变淡。再旋转色变淡。再旋转 “光标光标”旋钮，可移动被选中的光标线。旋钮，可移动被选中的光标线。 接入信号以后：接入信号以后：4.常用键：常用键：数字示波器使用数字示波器使用【Trigger】触发控制菜单触发控制菜单【Meas】测量菜单测量菜单触发源触发源测量源测量源【Horiz】水平控制菜单水平控制菜单【1】、【2】、【3】、【4】通道键通道键垂直控制菜单垂直控制菜单4.常用键：常用键：数字示波器使用数字示波器使用
