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1、RC正弦波振荡电路1.技术指标1.1初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊 子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定 的低频振荡。1.2技术要求设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振 荡2.1方案一RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅 环节四个部分。电路如图A所示:图A RC文氏电桥振荡器原理图放大电路电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求 振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|1。放大电路保证电路能够有 从起振到动态平衡的过程，使电路
2、获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成 运放电路。选频网络兼正反馈网络RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦 波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，3 =1/RC,则f0=1/2n RC， 故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了 R1和RF负反馈网络，合理的选择R1 和RF可以保证环路增益大于一。电压放大倍数A=1+(RF/R1),因为产生振荡的最小电压放大倍数为3,所以RF=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频
3、率F=1000/2.16=463KH，误差较小，基本符合要求。仿真波形如下图B所示图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图稳幅环节作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。 利用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点， 加入非线性环节，从而使输出电压稳定。2.2方案二RC移相振荡器电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组 成。电路如图C所示：图C RC移相振荡器原理图电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减 小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。为了满足相位平衡条件，要求反 馈网络的相移为-
4、180度，由RC电路的频率响应可知。一节RC电路的最大相移 不超过正负90度，两节也不超过正负180度，而RC高通电路的频率也很低，此 时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。对于三节RC电路， 相移接近正负270度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参 数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。起振条件：由电路的起振条件|AF|1，经过计算可得|A| = (R2/R1)=29时， 电路产生振荡。本实验取R2=30K,R1=3K。2.3方案三双T选频网络振荡电路：其原理图如图D所示图D双T选频网络振荡电路原理图电路的振荡频率为f=1/5RC,起振条件是R 一
5、撇小于0.5R, |A|1。2.4方案比较RC文氏电桥振荡器输出幅度稳定；非线性失真小；易于起振；易于调节，一般用于低频电路。RC移相振荡器移相式振荡电路的主要优点是结构比较简单，经济方便。但波形较差，调节 不便，不够稳定，一般用于固定频率，要求不高的场合。双T选频网络振荡电路调频比较困难，适合产生单一频率的电路。3. 实验方案RC文氏电桥振荡器电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如 图E图E RC文氏电桥振荡器放大电路电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求 振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是AF1。放大电路保证电路能够有从 起振到动
6、态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运 放电路。选频网络兼正反馈网络本电路选频网络兼正反馈网络为RC串并联网络使电路产生单一的频率振 荡，本设计要求产生482Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=482 Hz，3 =1/RC,则 f0=1/2n RC，故选取 C=0.033uF,故 R=10k 另外还增加了 R1 和 RV1负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。电压放大倍数 A=1+(RF/R1),因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF=2R1，我选择 R1=10K,RV1=50K的滑动电阻。稳幅环节作用是使输出信号的幅值稳定，本实
7、验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用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点， 加入非线性环节，从而使输出电压稳定。4. 调试过程及结论仿真和调试开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约20K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.14ms，频率f=1000/2.14=467.3Hz，误差较小，基本符合要求。仿真如图F所示-14Position图F实验仿真图按照原理图，在面包板上连接好电路。如图G所示图G实验连线图然后插上正负15V电源，连接好地端，输出端接上示波器。先把滑动变阻器 调到最大，然后慢慢调小。一开始的时候始终调节不出波形，后来经检查才发现 有一个电阻接
8、错地方，改正之后马上就出来波形了。最后调到20欧姆的时候出 现失真较小的正弦波，此时频率为369HZ，波形如此H所示图H实验波形图设计结论理论的频率为f0=1/2nRC,就算结果为480HZ,时间频率为369HZ,比理论值 小。5. 心得体会这次电路最主要的参考文献是模拟电子电路，我们是这个学期才开始学习的 模电，学的时候很难，也很反感模电。有的时候甚至不知道学模电的意义何在， 因为老师讲的几乎听不懂，后来直到要期末了才勉强一知半解，最后刚刚可以过 关。可是经过这次实践才发现自己错了，模电真的很有用。这几天猛地扎进模电 书里才了解了很多知识，才发现模电其实没有那么难，学以致用之后感觉还有点 趣
9、味，现在才发现模电的真正意义。实验进行了两周左右，感觉难度不是特别大，花的时间也还正常，几乎没 有影响期末的复兴，但是确实学会了很多东西，自己受益匪浅。第一：我觉得从中学到了查找资料的方法，加强了自己自主学习的能力。面 对这个实验，自己还是有很多东西不知道的，比如设计方案的详细原理，模电只 是提供了基本原理，真正的实践方案还是自己到网上寻找资料，然后再加上自己 的修改和取精，最后才能得出自己的东西。第二：在两周的实训中加强了自己的 动手能力，学会了很多处理故障的办法和思想，也得到了不少快乐。与同学的交 流和互助让我体会到了浓浓的同学感情，原来大学并不是我们感觉的那么冷漠， 只是我们交流的机会太
10、少了，感谢这次实训给我和同学一个很好交流的机会。另 一方面书本的知识得到了巩固，实训中提高了自己对知识的兴趣。第三：我觉得 最主要的是从中学到了书写标准报告的办法，第一次书写这么严格而标准的报 告，感觉很多地方都不懂，通过一步步的摸索还是得到了不少东西，这对于以后 我们的学习很有帮助。两周的实训结束了，我希望以后更多的进行这样的实验，实训确实让我 们学到很多书本之外的东西，很期待下一次实训。6. 参考文献1 吴友宇.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社，20092 周新民.工程实践与训练教程.武汉：武汉理工大学出版社，20093 刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，20112.1方案一RC正弦波振荡电路
