RC正弦波振荡电路工作原理及案例分析参考电路图5.7所示，搭建一个100KHz的正弦波振荡电路。
U O
(a)测试电路(b)输出波形
图5.7 RC正弦波振荡电路(multisim)
LC振荡电路的振荡频率过低时，所需的L和C就很大，这将使振荡电路结构不合理，经济不合算，而且性能也变坏，在几百千赫兹以下的振荡电路常采用RC振荡电路。由RC 元件组成的选频网络有RC称相型，RC串并联型，RC双T型等结构。这里主要介绍RC串并联型网络组成的振荡电路，即RC桥式正弦波振荡电路。
一、RC串并联型网络的选频特性
RC桥式电路如图5.8所示，设R1=R2=R，C1=C2=C，
11
1
2
1
2
11
1
2
11
2
j CR
Z R
j C j C
R
j C R
Z
j CR
R
j C
ω
ωω
ω
ω
ω
+
=+=
==
+
+
则反馈系数
2
12
1
1
3()
f
o
U Z
F
U Z Z j CR
CR
ω
ω
===
++-
令 01C R ω=
，即 012f RC
π= 则式（7-13）可写为
000
001
1
3(
)3()
F f f j j f f
ωωωω
=
=
+-+-
其频率特性曲线如图5.9（a ）、（b ）所示。
从图中可看出，当信号频率f =f 0时，u f 与u 0同相，且有反馈系数 01
3
f
U F U =
=为最大。
(a)幅频特性 (b)相频特性
图5.8 RC 串并联网络 图5.9RC 串并联网络的频率特性 二、RC 桥式振荡电路 1、电路组成
图5.9所示电路是文氏电桥振荡电路的原理图，它由同相放大器A 及反馈网络F 两部分组成。图中RC 串并联电路组成正反馈选频网络，电阻R f 、R 是同相放大器中的负反馈回路，由它决定放大器的放大倍数。 RC 桥式振荡电路的起振条件
同相放大器的输出电压0U 与输入电压i U 同相，即0a ?=，从分析RC 串并联网络的选频特性知，当输入RC 网络的信号频率f =f 0时，0U 与f U 同相，即0f ?=，整个电路的相移0f a ???=+=，即为正反馈，满足相位平衡条件。
放大器的放大倍数1f u R A R
=+
，从分析RC 串联网络的选频特性知，在R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C
的条件下，当f=f 0时，反馈系数F=1/3达到最大，此时，只要放大器的电压放大倍数略大
于连（即R f ≥2R ），就能满足AF ＞1的条件，振荡电路能自行建立振荡。
R 1
C 1R 1
C 2
－U o +
－
+
U f
Z 1
Z 2
图5.10文氏电桥振荡电路的原理图 图5.11 稳幅的振荡电路
3、稳幅方法
根据振荡幅度的变化来改变负反馈的强弱是常用的自动稳幅措施。如图5.11所示电路就是一个稳幅的文氏振荡电路。图中R 1、R 2、C 1、C 2构成正反馈选频网络，结型场效应管3DJ6作可变电阻的稳幅电路，这种电路使场效应管工作在可变电阻区，使其成为压敏电阻。D 和S 两端的等效阻抗随栅压而变，以控制反馈通路的反馈系数，从而稳定振幅。
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析 参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。 电容 图5.12 方波发生电路(multisim) 通过上述电路调试，发现为方波发生器。 一、电路组成 如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图6.8所示： U 0 U N U P U z U c R 3 R 2 R 1 R 图5.13方波发生电路 二、工作原理 从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。U O 通过R 对电容C 正向充电。反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ;
当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。随后，U O 又通过R 对电容C 放电。 反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 三、波形分析及主要参数 由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。 利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。 3122(12/)T R C R R =+ 振荡频率为： 1/f T = 调整电压比较器的电路参数R 1，R 2和U Z 可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R 1，R 2，R 3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。 四、占空比可调电路 占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图 6.19 Z U ±O 图 5.14占空比可调电路 电路工作原理：当U O =+U Z 时，通过RW1，D1，和R3对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为：
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。 二、实验原理 RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。 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。 1．RC串并联正反馈网络的选频特性。 电路结构如图2所示。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： 1
2 RC j R C j R RC j R C j R C j R C j R Z Z Z V V F i F ωωωωωω++ ++=++=+==1111//11// 212 ()()RC j RC j RC j RC RC j RC j RC j RC j RC j RC j R C j RC j RC j R ωωωωωωωωωωωωω++=+-+=++=++++=131 2111112 2 令RC 10= ω，则上式为? ?? ? ??-+=ωωωω0031j F 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）。 2 002 31 ? ?? ? ??-+=ωωωωF 3 arctg 0ω ωωωφ--=?F 图4 相频特性曲线 图3 幅频特性曲线
3 I I D1D1图5 由特性曲线图可知，当ω＝ω0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φF ＝0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振ω＝ω0＝1/RC 为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率f o 为 RC f o π21 = 当输入信号i V 的角频率低于ω0时，反馈信号的相位超前，相位差φF 为正值；而当输入信号的角频率高于ω0时，反馈信号的相位滞后，相位差φF 为负值。 2、带稳幅环节的负反馈支路 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 VF A =1+31 ≥R R f ，故1 R R f ≥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。 在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q 2点，PN 结的等效动态电阻为22Q di dv r D D d =；而在Q 1 点,PN 结的等效动态电阻为1 1Q di dv r D D d =；显然， 1d r >2d r ；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R p 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
综合设计 正弦波振荡器的设计与测试 一．实验目的 1． 掌握运用Multisim 设计RC 振荡电路的设计方法 2． 掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3． 熟悉RC 正弦波振荡器的调试方法 4． 观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法 二．实验原理 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加 的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：.. 1AF = 起振条件为.. ||1A F > 写成模与相角的形式：.. ||1A F = 2A F n πψ+ψ=（n 为整数） 电路如图1所示： 1． 电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路， 决定振荡频率0f 。1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，1D 、2D 是稳幅元件。 该电路的振荡频率 ： 0f =RC π21 ① 起振幅值条件：311 ≥+ =R R A f v ② 式中 d f r R R R //32+= ，d r 为二极管的正向动态电阻 2． 电路参数确定 （1） 根据设计所要求的振荡频率0f ，由式①先确定RC 之积，即 RC= 21f π ③ 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻i R 和输出电阻o R 的影响，应使
R 满足下列关系式：i R >>R>>o R 一般i R 约为几百千欧以上，而o R 仅为几百欧以下，初步选定R 之后，由式③算出电容C 的值，然后再算出R 取值能否满足振荡频率的要求 （2） 确定1R 、f R ：电阻1R 、f R 由起振的幅值条件来确定，由式②可知f R ≥21R ， 通常 取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=1R //f R （3） 确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实 现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和电阻3R 并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。 三．实验任务 1．预习要求 （1） 复习RC 正弦波振荡电路的工作原理。 （2） 掌握RC 桥式振荡电路参数的确定方法 2． 设计任务 设计一个RC 正弦波振荡电路。其正弦波输出要求： （1） 振荡频率：接近500Hz 或1kHz 左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真 （2）* 振荡频率：50Hz~1kHz 可调，其余同（1） 四．实验报告要求 1． 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2． 电路参数的确定 3． 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因 4． 调试中所遇到的问题以及解决方法 五．思考题 1． 在RC 桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2． 简述图-1中21D D 和的稳幅过程。 六．仪器与器件 仪器： 同实验2 单管 器件： 集成运算放大器μA741 二极管 1N4001 电阻 瓷片电容 若干
环形振荡器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
环形振荡器的工作原理 环形振荡器是利用门电路的固有传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而成，该电路没有稳态。因为在静态（假定没有振荡时）下任何一个反相器的输入和输出都不可能稳定在高电平或低电平，只能处于高、低电平之间，处于放大状态。 假定由于某种原因v11产生了微小的正跳变，经G1的传输延迟时间tpd后，v12产生了一个幅度更大的负跳变，在经过G2的传输延迟时间tpd后，使v13产生更大的正跳变，经G3的传输延迟时间tpd后，在vo产生一个更大的负跳变并反馈到G1输入端。可见，在经过3tpd后，v11又自动跳变为低电平，再经过3tpd之后，v11又将跳变为高电平。如此周而复始，便产生自激振荡。如图2所示，可见振荡周期为 T=6tpd 环形振荡器的改进原因 环形振荡器的突出优点是电路极为简单，但由于门电路的传输延迟时间极短，TTL门电路只有几十纳秒，CMOS电路也不过一二百纳秒，难以获得较低的振荡频率，而且频率不易调节，为克服这个缺点，有几种改进电路，下面给出对照图。如图3和图4所示。 环形振荡器的改进原理 接入RC 电路以后，不仅增大了门G2的传输延迟时间tpd2有助于获得较低的振荡频率。而且通过改变R 和C 的数值可以很方便地实现对频率的调节。 环形振荡器的实用电路 如图4,为了进一步加大RC和G2的传输延迟时间，在实用电路中将电容C 的接地端改接G1的输出端。如图10.3.5所示。例如当v12处发生负跳变时，经过电容C使v13首先跳变到一个负电平，然后再从这
高频放大器 使用高频功率放大器的目的是放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。 高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。 原理 放大电路所需的通频带由输入信号的频带来确定，为了不失真地放大信号，要求放大电路的通频带应大于信号的频带。如果放大电路的通频带小于信号的频带，由于信号的低频段或高频段的放大倍数下降过多，放大后的信号不能重现原来的形状，也就是输出信号产生了失真。这种失真称为放大电路的频率失真，由于它是线性的电抗元件引起的，在输出信号中并不产生新的频率成分，仅是原有各频率分量的相对大小和相位发生了变化，故这种失真是一种线性失真。 For personal use only in study and research; not for commercial use 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻变换和选频滤波功能。高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 本级振荡电路 本级振荡电路图 本级振荡电路采用改进型晶体振荡电路（克拉伯振荡电路），振荡频率由晶振决定，为6MHz，三极管的静态工作点由RP0控制，集电极电流ICQ，一般取0.5mA～4mA,ICQ过大会产生高次谐波，导致输出波形失真。调节RP1可使输出波形失真较小、波形较清晰，RP2用来调节本振信号的幅值，以便得到适当幅值的本振信号作为载波。 混频器 工作频率 混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。
实验五RC正弦波振荡器 一．实验目的 1.学习文氏桥振荡器的电路结构和工作原理。 2.学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法。 二．电路原理简述 从电路结构上看，正弦波振荡器实质上是一个没有输入信号，但带有选频网络的正反馈放大器。它由选频网络和放大器两部分组成，选频网络由R、C串并联组成，故振荡电路称为RC振荡器，它可产生lHz--1MHz的低频信号。根据RC 电路的不同，可分为RC移项、RC串并联网络、双T选频网络等振荡器。 RC串并联网络(文氏桥)振荡器电路形式如图5—1所示。其原理为：图中的RC选频电路，若把Ui看成输入电压，把Uo看成输出电压，则只有当f=fo=1/2∏RC，Uo和Ui才能同相位。且在有效值上Uo=3Ui，对该振荡器电路而言．当电路满足振荡频率f=fo=1/2∏RC，且放大电路的放大倍数︳Au ︳>3时，就能产生一个稳定的正弦波电压Uo。 图5—1 RC串并联网络振荡器原理图 本实验采用两极共射极带负反馈放大器组成RC正弦波振荡器，实验电路如图5-2。 电路特点：改变RC则可很方便的改变振荡频率，由于采用两级放大及引入负反馈电路，所以能很容易得到较好的正弦波振荡波形。
其中：R F1=1kΩ，R W=150kΩ，增加Rf3=1kΩ,C2=C3=0.47μF，C7=C8=0.01μF，C1=10μF/25V，C E1= C E2=47μF/25V，R E1’=R E2’=10Ω，R F2=51Ω，R C1’=R E1”=120Ω，R C2=R S= R E2”=470 Ω，R B22=1kΩ，R B21=1.5kΩ，R B1=10kΩ，T1=T2=9013，外接电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF， 三．实验设备 名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 0～30V可调 2．低频信号发生器1台 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用表 1只 6．反馈放大电路模块 1块 ST2002 四. 实验内容与步骤 1. RC振荡电路的调整 1）按照图5-2电路原理，选用“ST2002反馈放大电路”模块，熟悉元件安装位置，开始接线,此电路中D和0V两点不要连接，检查连接的实验电路确保无误后，在稳压电源输出为12V的前提下对实验电路供电。 2）在A，B断开（无负反馈）情况下，调整放大器静态工作点，使其Vc1=8V左右，工作点调好后断开电源然后将A，B短接（引入负反馈），按照电路原理图接上R、C电阻和电容（选频网络），连接F,I两点，组成文氏振荡器。 3）用示波器观察输出波形，若无振荡波形可调节R F1，直至输出为稳定不失真的正弦波为止。 文氏振荡器的振荡频率f，满足下式fo =1/2∏RC 2.测量振荡频率及输出电压 ，在在E端用示波器观察输出的正弦波波形。然后用交流毫伏表测出输出电压V O 示波器上读出振荡频率的周期填入表5—1中，并与计算值相比较。 3.测量负反馈放大电路的放大倍数A vf。
石英晶体振荡器的基本工作原理及作用 (1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装的。(2)压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐 振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 (3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。当晶体不振动时，可把它看 成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。一般L的值为几十mH到几 百mH。晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因 摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小， R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只 与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
RC正弦波振荡电路图文分析原理参考电路图5.7所示，搭建一个100KHz的正弦波振荡电路。 U O (a)测试电路(b)输出波形 图5.7 RC正弦波振荡电路(multisim) LC振荡电路的振荡频率过低时，所需的L和C就很大，这将使振荡电路结构不合理，经济不合算，而且性能也变坏，在几百千赫兹以下的振荡电路常采用RC振荡电路。由RC 元件组成的选频网络有RC称相型，RC串并联型，RC双T型等结构。这里主要介绍RC串并联型网络组成的振荡电路，即RC桥式正弦波振荡电路。 一、RC串并联型网络的选频特性 RC桥式电路如图5.8所示，设R1=R2=R，C1=C2=C， 11 1 2 1 2 11 1 2 11 2 j CR Z R j C j C R j C R Z j CR R j C ω ωω ω ω ω + =+= == + + 则反馈系数 2 12 1 1 3() f o U Z F U Z Z j CR CR ω ω === ++-
令 01C R ω= ，即 012f RC π= 则式（7-13）可写为 000 001 1 3( )3() F f f j j f f ωωωω = = +-+- 其频率特性曲线如图5.9（a ）、（b ）所示。 从图中可看出，当信号频率f =f 0时，u f 与u 0同相，且有反馈系数 01 3 f U F U = =为最大。 (a)幅频特性 (b)相频特性 图5.8 RC 串并联网络 图5.9RC 串并联网络的频率特性 二、RC 桥式振荡电路 1、电路组成 图5.9所示电路是文氏电桥振荡电路的原理图，它由同相放大器A 及反馈网络F 两部分组成。图中RC 串并联电路组成正反馈选频网络，电阻R f 、R 是同相放大器中的负反馈回路，由它决定放大器的放大倍数。 RC 桥式振荡电路的起振条件 同相放大器的输出电压0U 与输入电压i U 同相，即0a ?=，从分析RC 串并联网络的选频特性知，当输入RC 网络的信号频率f =f 0时，0U 与f U 同相，即0f ?=，整个电路的相移0f a ???=+=，即为正反馈，满足相位平衡条件。 放大器的放大倍数1f u R A R =+ ，从分析RC 串联网络的选频特性知，在R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C 的条件下，当f=f 0时，反馈系数F=1/3达到最大，此时，只要放大器的电压放大倍数略大 于连（即R f ≥2R ），就能满足AF ＞1的条件，振荡电路能自行建立振荡。 R 1 C 1R 1 C 2 －U o + － + U f Z 1 Z 2
广州大学学生实验报告 院（系）名称 物理与信息工程系 班别 姓名 专业名称 学号 实验课程名称 模拟电路实验 实验项目名称 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 【实验目的】 1.进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2.学会测量、调试振荡器。 【实验原理】 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图6－1所示。 振荡频率 RC 21 f O π= 起振条件 |A &|＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 图6－1 RC 串并联网络振荡器原理图 注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。 【实验仪器与材料】 模拟电路实验箱 双踪示波器 函数信号发生器 交流毫伏表 万用电表 连接线若干
【实验内容及步骤】 1.RC 串并联选频网络振荡器 （1）按图6－2组接线路 图6－2 RC 串并联选频网络振荡器 （2）接通RC 串并联网络，调节R f 并使电路起振，用示波器观测输出电压u O 波形，再细调节R f ，使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率，周期并与计算值进行比较。 （3） 断开RC 串并联网络，保持R f 不变，测量放大器静态工作点，电压放大倍数。 （4）断开RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。（输入小信号：f=1KHz,峰峰值为100mV 正弦波）用毫伏表测量u i 、u 0 就可以计算出电路的放大倍数。 （5）改变R 或C 值，观察振荡频率变化情况。 将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为 2πRC 1 f f ο== 【实验数据整理与归纳】 （1）静态工作点测量 U B （V ） U E （V ） U C (V) 第一级 2.48 2.96 4.66 第二级 0.84 11.51 1.01 （2）电压放大倍数测量： u i (mV) u o (V) Av 788 2.80 3.60
简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的
实验六 RC 正弦波振荡器的设计及调试 一、实验目的 1、进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件； 2、学会测量、调试振荡器。 二、实验原理 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大电路。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 1、RC 移相振荡器 电路型式如图8.1所示，选择R ＞＞R i 。 振荡频率：O f =起振条件：放大电路A 的电压放大倍数｜A ｜＞29 电路特点：简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。 频率范围：几Hz ～数十kHz 。 2、RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图8.2所示。 振荡频率：12O f RC p = 起振条件：|A |＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 三、实验条件 1、12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 图8.1 RC 移相振荡器原理图 图8.2 RC 串并联网络振荡器原理图
4、频率计 5、直流电压表 6、3DG12×2或9013×2，电阻、电容、电位器等 四、实验内容 1、RC串并联选频网络振荡器 2、双T选频网络振荡器 3、RC移相式振荡器的组装与调试 五、实验步骤 1、RC串并联选频网络振 荡器 （1）按图8.4组接线路； （2）接通12V电源，调节 电阻，使得Vce1=7-8V， Vce2=4V左右。用示波器观察 图8.4 RC串并联选频网络振荡器有无振荡输出。若无输出或振 荡器输出波形失真，则调节Rf以改变负反馈量至波形不失真。并测量电压放大倍数及电路静态工作点。 （3）观察负反馈强弱对振荡器输出波形的影响。 逐渐改变负反馈量，观察负反馈强弱程度对输出波形的影响，并同时记录观察到 的波形变化情况及相应的Rf值。 （4）改变R（10KΩ）值，观察振荡频率变化情况； （5）RC串并联网络幅频特性的观察。 将RC串并联网络与放大电路断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC
振荡电路工作原理详细分析注：这只是我个人的理解，仅供参考，如不正确，请原谅！ 1、电路图和波形图 2、工作原理：晶体管工作于共发射极方式。集电极电压通过变压器反馈回基级，而变压器绕组的接法实现正反馈。其工作过程根据三极管的工作状态分为三个阶段：t1、t2、t3（如上图）： 说明：此分析过程是在电路稳定震荡后，以一个完整波形周期为例进行分析，即起始Uce=12v。而对于电路刚接通时，工作原理完全相同，只是做波形图时，起始电压Uce=0v。 1）、电路接通后，进入t1阶段（晶体管为饱和状态）。 在t1的初始阶段，电路接通，流过初级线圈的电流不能突变，使得集电极电压Uce急速减小，由于时间很短，在波形中表现为下降沿很陡。而经过线圈耦合，会使基极电压Ube急速增大。此时，三极
管工作在饱和状态（Ube>=Uce）。基极电流ib失去对集电极电流ic 的控制。之后，随着时间增加，Uce会逐渐增加，Ube通过基极与发射机之间的放电而逐渐减少。基极电压Ube下降使得ib减小。 2）、当ib减小到ic /β时, 晶体管又进入放大状态，即t2阶段。 于是，ib的减小引起ic的减小，造成变压器绕组上感应电动势方向的改变，这一改变的趋势进一步引起ib的减小。如此又开始强烈的循环，直到晶体管迅速改变为截止状态。这一过程也很快，对应于脉冲的下降沿。在此过程中，电流强烈的变化趋势使得感应线圈上出现一个很大的感应电动势，Ube变成一个很大的负值。 3）、当晶体管截止后（t3阶段），ic=0，Uce经初级线圈逐渐上升到12v（变压器线圈中储存有少量能量，逐渐释放）。此时，直流12v电源通过27欧电阻和反馈线圈对基极电压充电，Ube逐渐上升，当Ube上升到0.7v左右时，晶体管重新开始导通（硅管完全导通的电压大约是0.7v）。于是下一个周期开始，重复上述各个阶段。其震荡周期T=t1+t2+t3;
实验六——正弦波振荡器发生器实验报告 一，实验目的 （1）学习运算放大器在对信号处理，变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。 （2）学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。 二，实验原理 波形的产生是集成运算放大器的非线性应用之一。常见的波形发生器有正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器，每一种波形的产生方法都不是唯一的。 RC正弦波振荡器。 RC桥式震荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。电路如图所示，选频网络由R,C元件组成，一般用来产生1Hz~1MHz的低频信号，在放大电路中引入正反馈时，会产生自激，从而产生持续振荡，由直流电变为交流电。 若图中R1=R2=R，C1=C2=C，则电路的振荡频率为f0=1/2πRC。为使电路起振要求电压放大倍数Av满足Av=1+（RP+R4）/R3>3→Rp+R4>2R3。 三，实验内容 （1）用示波器观察Vo、Vc处的波形，记录波形并比较他们之间的相位关系。（2）用示波器测量Vo，Vc处波形的幅值和频率
（3）调节可变电阻Rp，用示波器观察输出电压Vp的变化情况。 （4）当T1=T2时，测量电阻Rp的大小，将理论值与实测值进行比较。 四，实验器材 （1）双路直流稳压电源一台 （2）函数信号发生器一台 （3）示波器一台 （4）万用表一台 （5）集成运算放大器两片 （6）电阻，电容，二极管，稳压管若干。 （7）模拟电路试验箱一台。 五，实验步骤 RC正弦波振荡器。 1）按图示连接号电路，检查无误后，接通±12V直流电源。 2）用示波器观察有无正弦波输出。 3）调节可变电阻Rp，使输出波形从无到有直至失真，绘制输出波形Vo，记录临界起振、正弦波输出及出现失真情况下的Rp值。 4）调节可变电阻Rp，分别测量以上三种情况下，输出电压vo和反馈电压vf的值并将结果记录到表3.4.2中，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。 5）测量当R1=R2=10kΩ，C1=C2=0.01μF和R1=R2=10kΩ，C1=C2=0.02μF 两种情况下。输出波形的幅值和频率，计入表3.4.3中，并与理论值比较。 6）断开二极管D1，D2，重复步骤3）的内容，并将结果与步骤3）的结果进行比较。 六，实验数据及结果分析 RC正弦波振荡器 1）正弦波输出如图
实验六--- 正弦波振荡器发生器实验报告 一，实验目的 (1)学习运算放大器在对信号处理，变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。 (2)学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。 二，实验原理 波形的产生是集成运算放大器的非线性应用之一。常见的波形发生器有正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器，每一种波形的产生方法都不是唯一的。 RC正弦波振荡器。 RC桥式震荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。电路如图所示，选频网络由R,C元件组成，一般用来产生1Hz~1MHz的低频信号，在放大电路中引入正反馈时，会产生自激，从而产生持续振荡，由直流电变为交流电。 若图中R1=R2=R 3= C2=C则电路的振荡频率为f0=1/2 n RC为使电路起振要求电压放大倍数Av满足Av=1+ ( RP+R4 /R3>3—Rp+R4>2R3 三，实验内容 (1) 用示波器观察Vo、Vc处的波形，记录波形并比较他们之间的相位关系 (2) 用示波器测量Vo, Vc处波形的幅值和频率 （3）调节可变电阻Rp,用示波器观察输出电压Vp的变化情况。
（4）当T仁T2时，测量电阻Rp的大小，将理论值与实测值进行比较 四,实验器材 1）双路直流稳压电源一台 2）函数信号发生器一台 3）示波器一台 4）万用表一台 5）集成运算放大器两片 6）电阻，电容，二极管，稳压管若干 7）模拟电路试验箱一台。 五，实验步骤 RC正弦波振荡器。 1）按图示连接号电路，检查无误后，接通土12V直流电源。 2）用示波器观察有无正弦波输出。 3）调节可变电阻Rp,使输出波形从无到有直至失真，绘制输出波形Vo,记录临界起振、正弦波输出及出现失真情况下的Rp值。 4）调节可变电阻Rp,分别测量以上三种情况下，输出电压vo和反馈电压vf的值并将结果记录到表3.4.2中，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。 5）测量当R仁R2=10Q, 3= C2=0.0V F 和R仁R2=10Q, 3=。2=0.0卬F 两种情况下。输出波形的幅值和频率，计入表3.4.3中，并与理论值比较。 6）断开二极管D1, D2,重复步骤3）的内容，并将结果与步骤3）的结果进行比较。 六,实验数据及结果分析 RC正弦波振荡器 1 ）正弦波输出如图
lc振荡电路分析_lc振荡电路工作原理及特点分析 LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC 振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。 LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电LC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。频率计算公式为f=1/［2（LC）］， 其中f为频率，单位为赫兹（Hz）；L为电感，单位为亨利（H）；C为电容，单位为法拉（F）。 lc振荡电路工作原理及特点分析LC电磁振荡过程涉及的物理量较多，且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中，如果注意到电场量（电场能、电压、电场强度）和磁场量（磁场能、电流强度、磁感应强度）的异步变化，电场量、磁场量各自的同步变化，充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒，由能量变化辐射其他物理变化，就可快速地弄清各物理量的变化情况，判断电路所处的状态。 LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。由于所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元
RC 正弦波振荡电路设计 电气工程系 王文川 任务三 RC 正弦波振荡电路 一、RC 正弦波振荡器 任务描述 RC 正弦波振荡电路的描述 学习目标 RC 正弦波振荡电路的认识。
一、实验目的 1、进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件 2、学会测量、调试振荡器 二、实验原理 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R、C元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz～1MHz的低频信号。 1、 RC移相振荡器 电路型式如图12－1所示,选择R＞＞R i。 图12－1 RC移相振荡器原理图 振荡频率 起振条件放大器A的电压放大倍数｜｜＞29 电路特点简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。 频率范围几赫～数十千赫。 2、 RC串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图12－2所示。 振荡频率 起振条件 ||＞3 电路特点可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 图12－2 RC串并联网络振荡器原理图
3、双T选频网络振荡器 电路型式如图12－3所示。 图12－3 双T选频网络振荡器原理图 振荡频率 起振条件 ||＞1 电路特点选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。 注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器。 三、实验设备与器件 1、＋12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、频率计 5、直流电压表 6、 3DG12×2 或 9013×2 电阻、电容、电位器等 四、实验内容 1、 RC串并联选频网络振荡器 (1)(1)按图12－4组接线路 图12－4 RC串并联选频网络振荡器
555 多谐振荡器 工作原理 原理 1、555定时器内部结构 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图（A ） 及管脚排列如图（B ）所示。 它由分压器、比较器、基本R--S 触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5K 的等值电阻串联而成。分压器为比较器1A 、2A 提供参考电压，比较器1A 的参考电压为23cc V ，加在同相输入端，比较器2A 的参考电压为13 cc V ，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放1A 、2A 组成。高电平触发信号加在1A 的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S 触发器_ D R 端的输入信号；低电平触发信号加在2A 的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R —S 触发器_D S 端的输入信号。基本R--S 触发器的输出状态受比较器1A 、2A 的输出端控制。 多谐振荡器工作原理 由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。其工作波如图(D)所示。
设电容的初始电压c U ＝０，t ＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触 发端TH V ＝TL V ＝０<13 ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即_1D R =，_0D S =（1表示高电位， 0表示低电位），R S -触发器置１，定时器输出01u =此时_ 0Q =，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经1R ，2R 向电容Ｃ充电，c u 逐渐升高。当c u 上升到 13cc V 时，2A 输出由０翻转为１，这时__1D D R S ==，R S -触发顺保持状态不变。所以0 实验 RC 正弦波振荡器 一．实验目的 1． 掌握RC 正弦波振荡器的设计方法 2． 掌握RC 正弦波振荡器的调试方法 二．实验仪器及器件 集成运算放大器μA741 二极管 电阻 瓷片电容 若干 三．实验原理 振荡电路有RC 正弦波振荡电路、桥式振荡电路、移相式振荡电路和双T 网络式振荡电 路等多种形式。其中应用最广泛的是RC 桥式振荡电路， （如图 黑板上的图） 1． 电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成 正反馈电路，决定振荡频率0f ，1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件。 两个二极管起稳定作用（如波形） 该电路的振荡频率 0f = RC π21 (1) 起振幅值条件 311≥+=R R A f v (2) 式中 153f w R R k k =++， 若加二极管，此时153//f w d R R k k r =++ 此时d r 为二极管的正向动态电阻 2． 电路参数确定 （1）.确定1R 、f R 电阻1R 和f R 应由起振的幅值条件来确定，由式(2)可知f R ≥21R 通常取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。 （2）.确定稳幅电路 通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实现稳幅。图中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和3k Ω 电阻并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。 四、实验内容 1. 根据图形连接好电路，填写如下表格RC正弦波振荡器实验
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