模电大作业
文氏电桥振荡器电路仿真分析报告
一、任务要求及原理图：
文氏电桥振荡器是一种常用的RC 振荡器，用来产生低频正弦信号。图1是一个典型电路，它由运算放大器和RC 串并联选频网络组成。电阻F1
R ，
F2
R 组成负反馈网络，
电 压增益约为
F1F2F1
()/R R R +。
（1）设计电路参数使
0500Hz
f =。
（2）计算RC 串并联选频网络的频响特性。
（3）使用二极管稳幅电路，使输出振荡波形稳幅，且波形失真较小。
图1 文氏电桥震荡电路
二：仿真软件搭建的电路与仿真分析过程：
1、选频特性分析：
(1)若选取
。特征频率
=500Hz
求得
(2)按上述电路搭建RC 串并联选频网络，如图2所示。用函数发生器输入信号，用波特
图仪测试频率特性，调整至13nF时≈500Hz。
图2 选频网络电路图
图3 测试电路
2、起振过程分析：
选取LM324AJ集成运放、1BH62二极管、两个波特图仪，连接测试电路图如图3所示。
根据起振条件|AF|＞1，选频网络的反馈系数=,只要负反馈系数A大于3，即
＞3，由于二极管存在动态电阻，因此与的比值小于2，故时，
取,，这样就可以产生正弦波振荡，振荡频率又RC选频网络决定，即
0500Hz
f
，运行并双击示波器图表XSC1，可以看到电路慢慢地振荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。由于在反馈电路中增加了反并联二极管，利用二极管电流增大动态电阻减小的特性构成稳幅环节，从而得到稳定的正弦波输出。同时选取未加二极管的电路图，测试对照组。
三、仿真结果：
对于选频特性分析过程，经过multisim仿真得出频响特性如图4、5所示。
对于起振分析过程，起振波形与稳定振荡时各点波形分别如图6、图7所示（加二极管）。对于未加二极管电路，稳定振荡波形如图8所示，发现产生输出波形失真。
图4 选频网络的幅频特性
图5 选频网络的相频特性
图6 起振波形
图7 稳定振荡时各点的波形（加二极管）
图8 稳定振荡时各点的波形（未加二极管）
四、结论：
实际实验室中很难观察到振荡电路起振的过度过程，通过multisim可以方便地看到。在运用multisim软件对文氏电桥振荡器进行仿真分析，结果表明仿真与理论分析和计算结果一致。文氏电桥振荡器理论值要求大于，但在实际运用中由于二极管动态电阻的影响，使得的值取得略小于2倍且相对于未加二极管电路，在实际运用中添加二极管稳幅电路，使输出振荡波形稳幅，且波形失真较小，具有很好的应用。
运用multisim仿真使得模拟电子技术更加形象生动，更好的掌握所学的知识内容，提高了自己的动手能力、思考能力以及解决问题的能力。
感谢赖老师的谆谆教诲以及助教老师的不辞辛劳，在此表示深深的感谢！
《电气专业核心课综合课程设计》 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 学校： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 目录
1.整流电路仿真………………………………………………………………………………页码 1.1单相半波可控整流系统………………………………………………………………页码 1.1.1晶闸管的仿真…………………………………………………………………页码 1.1.2单相半波可控整流电路的仿真………………………………………………页码 1.2晶闸管三相桥式整流系统的仿真…………………………………………………页码 1.3相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的仿真………………………………页码 2.斩波电路仿真………………………………………………………………………………页码 2.1降压斩波电路（Buck变换器）………………………………………………………页码 2.1.1可关断晶闸管（GTO）的仿真…………………………………………………页码 2.1.2 Buck变换器的仿真………………………………………………………页码 2.2升压斩波电路（Boost变换器）………………………………………………………页 码 2.2.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的仿真…………………………………………页码 2.2.2 Boost变换器的仿真……………………………………………………………页码4.逆变电路仿真………………………………………………………………………………页码 4.1晶闸管三相半波有源逆变器的仿真………………………………………………页码 5.课程设计总结………………………………………………………………………………页码参考文献……………………………………………………………………………………页码 电气专业核心课综合课程设计任务书
电子线路课程设计 院部： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 完成时间：
电子线路课程设计任务书姓名班级指导老师
目录 目录 (1) 第1章引言 (1) 第2章基本原理 (2) 2.1基本文氏振荡器 (2) 2.2振荡条件 (2) 第3章参数设计及运算 (4) 3.1结构设计 (4) 3.2参数计算 (5) 第4章仿真效果与实物 (8) 心得体会 (9) 参考文献 (9)
第1章引言 无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器和正交振荡器。
第2章 基本原理 2.1 基本文氏振荡器 基本文氏电桥反馈型振荡电路如图1所示，它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。运算放大器施加负反馈就为放大电路的工作方式，施加正反馈就为振荡电路的工作方式。图中电路既应用了经由R 3和R 4的负反馈，也应用了经由串并联RC 网络的正反馈。电路的特性行为取决于是正反馈还是负反馈占优势。 图2-1 将这个电路看作一个同相放大器，它对V p 进行放大，其放大倍数为 o 3p 4 V R A 1V R = =+ 在这里为了简化我们假设运算放大器是理想的。令，R 1=R 2=R,C 1=C 2=C 。反过来，V p 是由运算放大器本身通过两个RC 网络产生的，其值为V P =[Z P /(Z P +Z 1)]V o 。式中Z p =R ∥﹙1/j2πfC ﹚， Z 1/2s R j fC π=+。展开后可以得到 ()()o p 00V 1V 3//B jf j f f f f = = +- 上式中 01/2f fC π=。信号经过整个环路的总增益是()T jf AB =或者表示为
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日
中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。
目录 摘要 (2) 1．系统基本方案 (2) 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2) 1.2. 运算放大器的选择 (3) 1.3最终的方案选择 (3) 2.正弦波发生器的工作原理 (3) 2.1正弦波振荡电路的组成 (3) 2.1.1 RC选频网络 (3) 2.1.2放大电路 (6) 2.1.3正反馈网络 (6) 2.2产生正弦波振荡的条件 (6) 2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7) 3．系统仿真 (7) 4．结论 (8) 参考文献： (11) 附录 (13)
1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作 摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC 网络的频 率特性决定。它的起振条件为： ，振荡频率为： 。运算放大 器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET ）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ；而频率范围的确定是根据式RC f π21 0= 以及题目给出的频 率范围来确定电阻R 或电容C 的值，进而使其满足题目的要求。 关键词：文氏电桥、振荡频率、LM741CN 1．系统基本方案 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 本设计选用文氏电桥振荡电路。
图1 RC 桥式振荡电路 这种电路的特点是：它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为： 12R R f > 。它的振荡频率为：RC f π21 0= 。 1.2. 运算放大器的选择 考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。 1.3最终的方案选择 文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路. RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器. 这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。 2正弦波发生器的工作原理 2.1正弦波振荡电路的组成 放大电路 选频网络 正反馈网络 2.1.1 RC 选频网络
《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院
实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate
* 课程设计报告 题目：文氏电桥正弦波振荡 学生姓名：** 学生学号：*** 系别：电气信息工程学院专业：通信工程 届别：2014届 指导教师：** 电气信息工程学院制 2013年5月
文氏电桥正弦波振荡 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1 课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2. 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 3. 进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 1.2 课程设计的要求 （1）熟悉multisim的使用方法，掌握文氏电桥正弦波振荡原理，以此为基础在软件中画出电路图。 （2）绘制出文氏电桥正弦波振荡的波形，观察其波形，通过对分析结果来加强对其原理的理解。 （3）在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计论文，文中能正确阐述和分析设计和实验结果。 1.3 课程设计的研究基础（设计所用的基础理论） 以文氏电桥正弦波振荡电路仿真为例,分析了基本及稳幅文氏电桥正弦波发生器的特点,并采用Multisim 10软件对文氏电桥正弦波发生器进行了仿真,仿真结果与理论分析结果一致。软件仿真在课堂教学、电路设计、及实验教学中的应用,使得课堂教学信息量饱满,设计、实验变得轻松,使教学的效果得到提升,在教学领域具有重要的推广、应用价值。 在自控、测量、无线电通讯、测量等技术领域中,需用到波形发生器,较常用的是正弦波振荡器和多谐振荡器两大类。采用Multisim10仿真软件对正弦波振荡器进行仿真,该软件是NI 公司下属的Electronics WorkbenchGroup 发布的交
《电力电子系统的计算机仿真》题目：方波逆变电路的计算机仿真
电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识，是一门实践性和应用性很强的课程。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来了一定的复杂性和困难，一般常用波形分析的方法来研究。仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。 我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真，对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的作用。掌握了仿真的方法，学生的想法可以通过仿真来验证，对培养学生的创新能力很有意义，并且可以调动学生的积极性。实验实训是本课程的重要组成部分，学校的实验实训条件毕竟是有限的，也受到学时的限制。而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生可以在课外自行上机。仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。 【关键字】电力电子，MATLAB，仿真。
第一章电力电子与MATLAB软件的介绍 一、电力电子概况 二、MATLAB软件介绍 第二章电力电子器件介绍 一、电力二极管特性介绍 二、晶闸管特性介绍 三、IGBT特性介绍 第三章主电路工作原理 一、单相桥式逆变电路 二、三相桥式逆变电路 三、PWM控制基本原理 第四章仿真模型的建立 一、单极性SPWM触发脉冲波形的产生 二、双极性SPWM触发脉冲波形的产生 三、单极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路 四、双极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路第五章仿真结果分析 第六章心得体会 第七章参考文献
第一章电力电子与MATLAB软件的 介绍 一、电力电子概况 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。 一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。 电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要
文氏桥振荡电路的设计与测试 电子工程学院 一、实验目的 1.掌握文氏桥振荡电路的设计原理 2.掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法 二、实验预习与思考 1.复习应用集成运放实现文氏振荡桥电路的原理 2.设计文氏桥振荡电路，实现正弦信号的产生，并设计实验报告，记录实验数据。 3.文氏桥振荡电路中，D 1、D 2是如何稳定幅的？ 三、实验原理 如图1所示，RC 文氏桥振荡电路其中RC 串，并联电路构成真反馈支路，并起选频作用，R 1、R 2、R W 及二极管等原件构成负反馈和稳幅环节。调节R W 可改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件与改变波形。利用两个反向的并联二极管D 1、D 2要求特性匹配，以确保输出波形正，负半周期对称。R 3的接入是为了消弱二极管死区的影响，改善波形失真。 电路的振荡频率：01 2f RC π= 图1 文氏桥振荡电路 起振的幅值条件：1 13f f R A R =+ ≥
调整R W，使得电路起振，且失真最小。改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。 四、实验内容 1.文氏桥振荡器的实现 根据元件，应用集成运放设计并搭建实现文氏桥振荡电路，调节电路中参数使得电路输出从无到有，从正弦波到失真。定量地绘出正弦波的波形，记录起振时的电路参数，分析负反馈强弱规律对起振条件及输出波形的影响。并记录出最大不失真输出时的振幅。 1.当Rw=550Ω时电路开始拥有输出波形； 2.当增加Rw的值时，振幅逐渐增加；且当Rw=750Ω时，输出波形开始出现失真，此时的正弦波振幅为8.569，周期为约2.188ms
3.当继续增加Rw的值时，失真将加剧，如下两图所示： 此时Rw=10kΩ
本文前言 MA TLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
目录 第1章摘要 (2) 第2章引言 (2) 第3章基本原理 (2) 3.1 基本文氏振荡器 (2) 3.2 振荡条件 (4) 第4章参数设计及运算 (5) 4.1 结构设计 (6) 4.2 参数计算 (7) 第5章结论 (9) 心得体会 (11) 参考文献 (11)
第1章摘要 本文中介绍了一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。经测试，该发生器能产生频率为100-1000Hz的正弦波，且能在较小的误差范围内将振幅限制在2.5V以内。 第2章引言 无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器和正交振荡器。 第3章基本原理 3.1 基本文氏振荡器 基本文氏电桥反馈型振荡电路如图1所示，它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。运算放大器施加负反馈就为放大电路的工作方式，施加正反馈就为振荡电路的工作方式。图 中电路既应用了经由R 3和R 4 的负反馈，也应用了经由串并联RC网络的正反馈。 电路的特性行为取决于是正反馈还是负反馈占优势。
图1 将这个电路看作一个同相放大器，它对V p 进行放大，其放大倍数为 o 3p 4 V R A 1V R = =+ 在这里为了简化我们假设运算放大器是理想的。令，R 1=R 2=R,C 1=C 2=C 。反过来， V p 是由运算放大器本身通过两个RC 网络产生的，其值为V P =[Z P /(Z P +Z 1)]V o 。式中Z p =R ∥﹙1/j2πfC ﹚，Z 1/2s R j fC π=+。展开后可以得到 ()()o p 00V 1V 3//B jf j f f f f = = +- 上式中01/2f fC π=。信号经过整个环路的总增益是()T jf AB =或者表示为 ()()34 001/3//R R T jf j f f f f += +- 这是一个带通函数，因为它在高频和低频处均趋于零。它的峰值出现在0f f =处，其值为 ()34 1/3R R T jf += ()T jf 为实数表明了一个频率为 0f 的信号经过环回路一周后，其净相移为零。 根据()T jf 的大小，可有三种不同的可能性：
电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
文氏桥振荡电路 一、问题背景 将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器。 RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端 之间，构成正反馈，接在运算放大器的输出端和反相输入端之间的电阻，构成负反馈。正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电桥。 文氏电桥振荡器的优点是：不仅振荡较稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。 二、问题简介 由文桥选频电路和同相比例器组成的正弦波发生器如图1 所示。（1）若取R1=15kΩ，试分析该振荡电路的起振条件（R f的取值）；（2）仿真观察R f取不同值时，运放同相输入端和输出端的电压波形； 图1 由文桥选频电路和放大器组成正弦波发生器的电路原理图
（3）若在反馈回路中加入由二极管构成的非线性环节（如图2所示），仿真观察R2取不同值时，运放同相输入端和输出端的电压波形。也可同时改变R f和R2的值。 图2 加入非线性环节的正弦波发生器的电路原理图 三、理论分析 （1）由图一的电路可以看出，电路在回路网络中加入了文氏选频网络，下面对文氏选频网络进行理论上的分析，从电路总提取文氏电路如图三所示。 图3 文氏选频网络
图中o U 是运放的输出量，f U 是反馈量。为了能够使电路振荡起 来，就必须通过选定参数即确定频率，使得在某一频率下o U 和 f U 同 相。 那么，当信号频率很低时，有 1R C ω>> 故将会有f U 的相位超前o U 的相位，当频率接近0时，相位超前接近于 90度。相反地，当信号频率很高以至于趋于无穷大时，可以得出 f U 的 相位滞后o U 的相位几乎-90度。 所以，在信号频率由0到无穷大的变化过程中，必然有某一个频率，使得输出量与反馈量同相，从而形成正反馈。下面就具体来求解此振荡频率。 由反馈系数 1//11//f o R U j C F U R R j C j C ωωω==++ 整理可得 1 13()F j CR CR ωω=+- 若电路的信号频率为f ，令特征频率 01 2f RC π= 代入F 的表达式，可以得到 001 3()F f f j f f =+-。
电力电子技术m a t l新编仿真实验报告 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
上海电机学院卢昌钰 BG0801 10号 1.单相半波可控整流电路 （1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=30°） 接线图 电阻性负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入电压与输出电压波形 （2）阻感负载（R=1欧姆，L=，U2=220V,α=30°） 接线图 阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入电压与输出电压波形 （3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=，U2=220V,α=30°）有问题 接线图 阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入与输出电压波形 2.单相桥式全控整流电路
（1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=60°） 电阻性负载电路图搭建 电阻负载输入电压和输出电压对比 电阻负载直流电压和电流波形 电阻负载时晶闸管T1的波形 电流i2的曲线 （2）电感性负载（R=1欧姆，L=,α=60°，U2=220V,） 阻感负载电路图搭建 阻感负载电压输入与输出波形 阻感负载输出电流id 阻感负载输出电压ud 阻感负载交变时的电流i2
阻感负载交变时的电压u2 阻感负载VT1的电压波形 （3）电感性负载+续流二极管（R=1欧姆，L=,α=60°，U2=220V,） 电感性负载+续流二极管接线图 输入和输出电压波形 负载电流 负载电压 二次侧电流 晶闸管两端电压 3.单相桥式半空整流电路 （1）电阻负载（R=1欧姆，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二 极管电流波形图 （2）阻感负载（R=1欧姆，L=，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二 极管电流波形图 （3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管VT1电压，二极管VD4 电压，二极管VD4电流波形图
文氏电桥正弦波振荡电路(2007-05-22 09:33:33) (这是一个很基本也很简单的电路，但很多细节的东西还值得去仔细研究，那次小组会面对老师的提问我没能讲清楚，没有被批评的够惨，但我的确认识到了自己的不足，下来后我好好把这个电路研究了一下，总结出了这些知识。希望所有的同行在做一个项目的时候，不能为了完成任务而去做，有的东西有必要把细节的东西好好研究一下，多问几个为什么，这样才能真正的学到东西，积累经验，在掌握好基础知识的基础上再研究新问题，那才是真正意义上的科研。可能下面的总结会有遗漏之处，欢迎大家提出问题，共同学习。) 文氏电桥正弦波振荡电路 （2007.4.27总结） 一、振荡原理 如上图所示，信号Xi经过一个放大环节A放大后得到放大信号Xo=A*Xi。 如果在上图中加一个反馈环节，如下图所示： Xo经过反馈环节F后得到反馈信号Xf=A*F*Xi。当反馈信号Xf与输入信号Xi幅值和相位都相同时，即以Xf作为输入Xi，则可以在输出端维持原有的信号Xo，也就是自激。所以，要使得上图中的系统平衡，则应有A*F=1。 即|A*F|=1（幅度平衡条件） 且Ψa+Ψf=2*n*PI （n为整数）Ψa和Ψf分别为A、F的幅角，此式说明反馈环节F 是一个正反馈。
A*F=1是振荡平衡的条件，也就是可维持等幅振荡输出；如果A*F<1，则电路的振荡输出将越来越小，直到停止振荡；如果A*F>1,振荡电路的输出将越来越大，直到电路中器件达到饱和或者截止。所以电路维持等幅振荡的唯一条件是A*F=1。 二、振荡的建立和稳定 前面讨论的自激振荡条件，是假设先给振荡电路的放大环节有一个外加的输入信号。但实际振荡电路一般不会外加激励信号。 对于一个正弦波振荡器来说，有一个选频网络，所以振荡电路只可能在某一个频率f0下满足相位平衡的条件（在后面的内容中将会对此做详细的叙述）。放大电路中存在噪声或干扰（例如接通直流电源时电路中就会产生电压或者电流的瞬变过程），它的频谱范围很广，必然包括振荡频率的分量。这些噪声和干扰经过选频网络选频后，只有f0这一频率分量满足相位平衡条件，只要此时A*F>1则可以增幅振荡，将此信号放大，建立起振荡。而除了 f0之外的其他频率的分量则衰减。 所以电路起振的条件为A*F>1且Ψa+Ψf=2*n*PI（n为整数）。除了要求电路的相位满足条件之外还要满足|A*F|>1。 从A*F>1到A*F=1：接通电源后，频率为f0的分量将逐渐增大，当幅值达到一定程度后，放大环节的非线性期间就会接近甚至进入非线性工作区（饱和区或者截止区），这时候放大增益A将逐渐下降，输出波形产生失真，所以经过选频网络后其输入也将随之下降。形成失真振荡。所以为了避免失真振荡，应尽量避免放大器件进入非线性工作区。解决办法是在放大器件在没有进入非线性工作期前加稳幅环节，使A*F从大于1逐渐减小到1，从而达到稳幅振荡的目的。 三、文氏电桥振荡电路
R C文氏电桥振荡电路
RC文氏电桥振荡器的电路如图1所示，RC串并联网络是正反馈网络，由运算放大器、R3和R4负反馈网络构成放大电路。 C1R1和C2R2支路是正反馈网络，R3R4支路是负反馈网络。C1R1、C2R2、R3、R4正好构成一个桥路，称为文氏桥。 图1 RC文氏电桥振荡器 RC串并联选频网络的选频特性 RC串并联网络的电路如图2所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。 图2 RC串并联网络 RC串并联网络的传递函数为
式（1） 当输入端的电压和电流同相时，电路产生谐振，也就是式（1）是实数，虚部为0。令式（1）的虚部为0，即可求出谐振频率。 谐振频率 对于文氏RC振荡电路，一般都取R=R1 = R2，C=C1 = C2时，于是谐振角频率: 频率特性幅频特性 相频特性 文氏RC振荡电路正反馈网络传递函数的幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线如图3所示。
(a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线 图3 RC串并联网络的频率响应特性曲线 反馈系数当满足R=R1 = R2，C=C1 = C2条件，且当f=f0时的反馈系数 当满足R=R1 = R2，C=C1 = C2条件，且当f=f0时的反馈系数 此时反馈系数 与频率f0的大小无关，此时的相角 jF=0°。文氏RC振荡电路可以通过双连电位器或双连电容器来调节振荡电路的频率，即保证R=R1 = R2，C=C1 = C2始终同步跟踪变化，于是改变文氏桥RC振荡电路的频率时，不会影响反馈系数和相角，在调节频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变。 根据振荡条件丨AF丨＞1，在谐振时，放大电路的电压增益应该Au=3。由图1可知，RC串并联网络的反馈信号加在运算放大器的同相输入端，运算放大器的电压增益由R3和R4确定，是电压串联负反馈，于是应有 振荡的建立和幅度的稳定 振荡的建立 所谓振荡的建立，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡输出。由于电路中存在噪声，噪声的频谱分布很广，其中也包括f0及其附近一些频率成分。由于噪声的随机性，有时正有时负，有时大一些有时小一些。为了保证这种微弱的信号，经过放大通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，振荡电路在起振时应有比振荡稳定时更大一些的电压增益，即丨AF丨＞1，所以Au f＞3，丨AF丨＞1称为起振条件。 通过热敏元件稳定输出幅度 加入R3、R4支路，电路是串联电压负反馈，其放大倍数
电力电子技术仿真实训 2009年 仿真实训1——桥式整流电路仿真研究 (2) 仿真实训2——直流降压变换器仿真研究 (9) 仿真实训3——单相逆变器仿真研究 (12) 仿真实训4——单相交流调压器仿真研究 (15)
仿真实训1——桥式整流电路仿真研究 一、准备工作 1、预习Matlab/simulink 仿真软件； 2、预习整流电路的几种形式和原理，重点预习单相桥式全控整流电路。有能力的同学也可以预习其他各种形式的整流电路。 二、操作方法 1、带电阻性负载的仿真实验 启动MATLAB7.0（或6.5）, 进入SIMULINK后建新文档，绘制单相全波可控整流器结构模型图，如图1所示。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。 图1带电阻负载单相桥式全控整流电路模型 （1）晶闸管元件参数设置 双击晶闸管模块，本例元件参数对话框如图2所示。 a）晶闸管元件内电阻R on，单位为Ω。 b）晶闸管元件内电阻L on，单位为H。注意，电感不能设置为0。
图2 可关断晶闸管元件的参数设置对话框 c）晶闸管元件的正向管压降V f，单位为V。 d）电流下降到10％的时间t f，单位为秒（s）。 e）电流拖尾时间T q，单位为秒（s）。 f）初始电流I C，单位为A，与晶闸管元件初始电流的设置相同。通常将I C 设置为0。 g）缓冲电阻R s，单位为Ω，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电阻R s 设置为inf。 h）缓冲电容C s，单位为F，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电容C s 设置为0。为了得到纯电阻R s，可将电容C s参数设置为inf。 （2）单个电阻、电容、电感元件的参数设置。 双击RLC模块，整个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框如图3所示。
文氏电桥正弦波振荡电路 （2007.4.27总结） 一、振荡原理 如上图所示，信号Xi经过一个放大环节A放大后得到放大信号Xo=A*Xi。 如果在上图中加一个反馈环节，如下图所示： Xo经过反馈环节F后得到反馈信号Xf=A*F*Xi。当反馈信号Xf与输入信号Xi幅值和相位都相同时，即以Xf作为输入Xi，则可以在输出端维持原有的信号Xo，也就是自激。所以，要使得上图中的系统平衡，则应有A*F=1。 即|A*F|=1（幅度平衡条件） 且Ψa+Ψf=2*n*PI（n为整数）Ψa和Ψf分别为A、F的幅角，此式说明反馈环节F是一个正反馈。 A*F=1是振荡平衡的条件，也就是可维持等幅振荡输出；如果A*F<1，则电路的振荡输出将越来越小，直到停止振荡；如果A*F>1,振荡电路的输出将越来越大，直到电路中器件达到饱和或者截止。所以电路维持等幅振荡的唯一条件是A*F=1。 二、振荡的建立和稳定 前面讨论的自激振荡条件，是假设先给振荡电路的放大环节有一个外加的输入信号。但实际振荡电路一般不会外加激励信号。
对于一个正弦波振荡器来说，有一个选频网络，所以振荡电路只可能在某一个频率f0下满足相位平衡的条件（在后面的内容中将会对此做详细的叙述）。放大电路中存在噪声或干扰（例如接通直流电源时电路中就会产生电压或者电流的瞬变过程），它的频谱范围很广，必然包括振荡频率的分量。这些噪声和干扰经过选频网络选频后，只有f0这一频率分量满足相位平衡条件，只要此时A*F>1则可以增幅振荡，将此信号放大，建立起振荡。而除了f0之外的其他频率的分量则衰减。 所以电路起振的条件为A*F>1且Ψa+Ψf=2*n*PI（n为整数）。除了要求电路的相位满足条件之外还要满足|A*F|>1。 从A*F>1到A*F=1：接通电源后，频率为f0的分量将逐渐增大，当幅值达到一定程度后，放大环节的非线性期间就会接近甚至进入非线性工作区（饱和区或者截止区），这时候放大增益A将逐渐下降，输出波形产生失真，所以经过选频网络后其输入也将随之下降。形成失真振荡。所以为了避免失真振荡，应尽量避免放大器件进入非线性工作区。解决办法是在放大器件在没有进入非线性工作期前加稳幅环节，使A*F从大于1逐渐减小到1，从而达到稳幅振荡的目的。 三、文氏电桥振荡电路 1.选频网络
厦门大学电子线路实验报告 实验名称：实验十一、集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别： 班号： 学生学号： 学生姓名： 实验时间：2014年 9 月 25 日 报告完成时间：2014年 9 月 27日 指导教师意见：
实验十一 集成运算放大器组成的RC 文氏电桥振荡器 一、 实验目的 1、 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件； 2、 了解文氏电桥振荡器的工作康及起振条件和稳幅原理。 二、 实验仪器 1、 示波器 1台 2、 函数信号发生器 1台 3、 直流稳压电源 1台 4、 数字万用表 1台 5、 多功能电路实验箱 1台 6、 交流毫伏表 1台 三、 实验原理 1、 产生自激的条件：一般振荡器由放大器和正反馈网络组成。振荡器产生自激必须满足两个 基本条件： （1） 振荡平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即： VF=Vi ； （2） 相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，相位差应为： ψ=Ψa+ψf =±2n π（n=0、1、2……） 2、 RC 串-并联网络的选频特性： RC 串-并联网络如图1（a ）所示，电压传输系数为： 2 1122 ()121211(1)(21) 11222112 R j R C F R R C R j C R j C j R C R C C R ωωωωω++==+++++-+ 当R1=R2=R ，C1=C2=C 时，上式为： 1 ()1 3() F j RC RC ωω+= +- 若令上式虚部为零，即得到谐振频率fo 为：1 2fo RC π= 当f=fo 时，传输系数最大且相移为0，即：Fmax=1/3，?f=0。 传输系数F 的幅频特性如图2（b ）（c ）所示。为满足振幅平衡条件，要求放大器|A|=3，为满足相位平衡条件，要求放大器为同相放大。
本文前言 MATLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。