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1、正弦波振荡电路设计1 技术指标 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率必然的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于5%，电源电压转变1V时，振幅大体稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。2 设计方案及其比较通过查阅资料可以知道所谓的正弦波振荡电路是指一个没有输入信号，依托自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正弦波电路由放大电路，正反馈电路和选频网络组成。正弦波振荡电路的实质是放大器引正反馈的结果。正弦波振荡电路主要有RC振荡电路，LC振荡电路和石英晶体振荡电路。本次实验中我主要设计的方案是RC正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路是由电阻R和电容C元件作为选频和正反馈网络的振荡器，RC作为
2、选频网络的正弦波振荡器有桥式振荡电路，双T网络和相移式振荡电路。按照桥式振荡电路和相移式振荡电路的工作原理，我设计了如下三个方案。 方案一图一 文式桥式振荡电路 本方案主要采用一个文式桥式振荡电路作为正反馈，一个由两个二极管反相并联组成的稳幅电路作为负反馈。其中当=0=1RC时，RC选频网络的相移为零，这样，RC串并联选频网络送到运算放大器同向输入端的信号电压与输出电压同相。知足相位平衡条件有可能发生震荡。 方案二图二 RC相移式电路这是一个RC相移式电路，正弦波信号发生器由反相输入比例放大器，电压跟从器和三节RC相移网络组成。对于三节RC电路，其最大相移可以接近于二百七十度。有可能在某一特定
3、的频率下使其相移为一百八十度，知足相位平衡条件，合理的选取元件及元件参数，知足产生振荡条件和幅度平衡条件的电路就会产生振荡。 方案三图三 RC文式桥正弦波振荡电路这是一个RC文式桥正弦波振荡电路。振荡原理与方案一相似。2. 方案比较 主要来比较一下方案一和方案二，两种方案都1 1MHz的低频信号。方案一采用的是RC文式桥正弦波振荡电路，它主要由一个文式桥振荡电路和一个由两个反向并联的二极管组成的稳幅电路组成。方案二采用的是一个反相较例输入放大器和电压跟从器和三节RC相移网络组成的RC相移式电路。振荡和稳幅公用一条线路。RC文式桥电路的特点有输出幅度稳定，非线性失真比较小，频率转变易调节，输出波
4、形比较好，可是线路相对复杂。相移式电路的线路相对简单，可是频率不易调节，输出波形也不够稳定。因此在最终的实现方案中仍是选择了RC文式桥振荡电路。 实现方案最终的实现方案采用的是RC文式桥正弦波振荡电路，电路图如下：图四 实现方案由图可见这个电路由R和C组成的振荡电路和和反相并联组成的稳幅电路组成。振荡电路的作用是使反馈网络形成正反馈，产生振荡。稳幅电路的作用是利用了电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特性，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，此时闭环电压增益为AF =1+（R+RV1） R，通过计算可得AF约为3；当输出电压信号较小时，二极管的工作电流较小，电路的增益较
5、大，引发增幅振荡进程。当输出幅度达到必然程度，二极管工作电流大，动态电阻小，电路的增益下降，电路的输出电压幅值再也不上升，电路为等幅度振荡，最后达到稳定幅度的目的。由此可见，通过一个振荡电路及稳幅电路，这个电路图的实现是可能的。RV1的作用是调节输出波形，使输出波形无非线性失真。通过计算及联合所取得的元件的阻止或电容大小等，咱们最终采用的电容大小均为.， R和 R均为，R为，为，测量RV1可以知道它所能达到的最大的阻值是.以下是测试电路的布线图图五 布线图 调试进程及结论咱们是在三十号早上进行调试的，在此之前，咱们通过计算和联系手中的元件，肯定了各个部份元件值的大小，而且已经连好了线路，通过量
6、番检查，可以肯定线路无误。调试的那天由于咱们去的不算早，而电流源和示波器都有限，所以刚到的时候咱们没有电源和示波器可用。最后采用的办法是与他人共用一个电流源进行调试。可是两个或多个电路并联在一个电流源上是不被允许的，估量也会对电路的调试结果造成必然的影响。在最后的时候咱们利用的仍是独立的一台直流电流源和一台示波器。刚开始调试的时候毫无进展，示波器始终都无法显示出波形，最后检查发现咱们的集成块接反了，幸亏由于负端没有连上，并无使得正负极都接反，所以集成块没有损坏。正确连接集成块以后，示波器出现不稳定的小波形，可是调节滑动变阻器波形不改变，且形状与咱们估计所应该取得的波形不同，幅度与频率都过小，通
7、过观察知道，这个波形并非是电路的输出正弦波，而是干扰波，也就是说咱们是实验还未成功。咱们再次检查了线路，发现线路并无问题，利用万用表来测量电阻和电容及导线，发现这些也并无损坏，由此咱们怀疑是不是是面包板存在问题，所以咱们决定改变位置从头连一次线路。这次连线力求简单明了，少用线，以避免接触不良等问题给咱们的测试造成阻碍的可能性，最终的连线图即如上面的布线图所示。检查线路无误以后从头开始实验，发现，波形仍然不能出现，或出现的是空气中的干扰波。这时指导实验的学长提出一个问题，即面包板横着的一排有可能是不导通的，即咱们用于接地的一排可能并非等电位。咱们利用万用表测电阻的部份去测试，即若是两点间导通则电
8、阻为零，不导通则电阻无穷大来判定两点间是不是是等电位的。通过测试，果然发现接地端并非等电位，咱们于是用导线将不导通的地方连接起来。同时，学长指出咱们的集成块的负端没有连接到接地端。出现这样的错误令咱们都感觉很懊恼。更正了以上所提到的两个问题以后，咱们再次进行测试。通过不断的调节，最终咱们取得了比较理想的波形（如下所示），波形不失真，频率大约为，而通过计算可以知道理论上取得的输出波应该大致为，由此可见实验结果大致符合理论，而误差产生的原因是因为元件误差，如电阻阻值和标明或是测试的不完全符合，导线存在着电阻，元器件之间接触不良。导线和面包板之间接触不良。直流电源输出不稳定，也不必然就是12V，这些
9、问题都有可能出现，也使得正弦波并非必然没有失真。可是最终的调试结果是咱们取得的最好的结果，由下图也可以看出还算比较完美，所以在老师检查以后咱们最终肯定实验成功。图六 波形图 心得体会这一次实验可以说是咱们第一次做课程设计，从选题到预答辩到完成份组，连接线路，调试和写报告，时间并非完尽是充分的，可是完成各个环节的任务仍是绰绰有余。选题的时候咱们以为这个题目比较成心义，而且可能符合咱们的能力，所以就选择了它。这个课题任课老师在上课的时候并无仔细完全的讲解过，要想理解这部份的内容，咱们必需通过自己的尽力再次好好的去看讲义资料。预答辩之前要自己设计方案，那时并无对于老师的“越多越好”做出更多的理解，而
10、且由于选题的时候咱们取得的题目是RC正弦波振荡电路，所以在自行设计实验方案的时候，我就局限在了RC正弦波振荡电路中进行设计，仅仅只做了桥式振荡电路和相移式振荡电路两种形式的电路。直到预答辩的时候才发现了这一问题。可是已经来不及去寻觅设计其余的电路了。我选择的电路都是比较具有代表性的电路。重点仍是放在了理解它的实现原理上了。所幸的是最后取得的实验方案也是RC正弦波振荡电路，并无使我措手不及。拿到电路图以后咱们就可是兴致勃勃的连电路，可是是第一次利用面包板，我对于它的实现原理并非了解，所以取得的电路虽然简单却仍是下不了手，只能在了解了面包板的工作原理以后才开始连电路。咱们总结出连电路的要点是：第一
11、点，尽可能使线路最简单，因为面包板通过量次利用可能有一些问题，导线也会因为各类原因出现问题或是使电路出现问题，所以要使线路尽可能简单，减少这些问题出现的可能性。第二点，导线剥出来连接面包板的部份应该稍稍长一点，这样才能使面包板和导线之间接触良好。第三点，导线或说是线路要尽可能避免交叠，因为交叠的部份会对输出波形产生干扰，影响实验。第四点，线路的各部份应该要比较明显易判断，这样在以后的实验中若是出现问题的话可以比较容易的检查出来，不至于浪费时间。连接好线路以后固然要注意检查，因为只有在肯定线路无误以后，若是出现问题咱们才能斗胆的去假设。在调试进程中咱们也出现了很多问题，直到调试快要结束的时候才调
12、出了波形，由此可见，虽然电路简单，原理也不会很难理解，可是真正在操作的时候还会有很多问题出现，咱们所要做的是尽可能减少这些问题出现的可能性，尽可能避免某些可能出现的问题的出现。实验进程中一旦出现了问题，很容易让人心烦气躁，所以耐心仔细的去发现问题就超级重要，同时也要知道，在实验进程中可能出现的问题是多种多样的，也不必然是完全可以预知而且可以通过观察就可以够发现的，所以在调试进程中若是出现问题的话咱们就应该要斗胆的去假设，在肯定线路连接这些人力可以控制的问题不会有误以后，由小到大的去肯定自己的错误假设是不是正确。我以为咱们在实验中不该该过早的去否定自己的线路，选择从头连接的时候要慎重，因为从头连
13、接有可能会出现其它的问题，且浪费时间，可是在肯定了其它问题出现的可能性为零或很小时，从头连接时最好的选择，通过两次线路的对比，可让咱们更易的去发现问题。这次实验让我知道了，实验时成立在理论的基础上的，只有足够扎实的理论知识能够更深切的领会实验内容，更易的发现问题，因此要想在实验中比较顺利，咱们必需要学会理论知道。可是我也知道了全面深刻的理论知识并非是一切，因为在实验中出现的很多问题不是单单靠理论知识就可以够解决的，咱们在实验中药培育自己发现问题，应对问题，解决问题的心态和能力。这些能力的取得和培育超越一切的结果，反而结果如何并无那么重要了。我感觉在解决问题之前出现的所有问题都不是问题，所有咱们大可没必要抱着烦躁的心态去面对它们。因为在以后的实验中，咱们还将面对更多的问题，咱们该拥有的应该是应对更多问题的能力。
