采用运算放大器设计正弦波振荡器 (1)

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 π210=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、LM741CN1．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：RCf π210=。

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。

三点式正弦波振荡器(高频电子线路实验报告)摘要本实验采用三点式正弦波振荡器电路，通过实验验证了三点式正弦波振荡器的设计和实际应用，其中包括三点式正弦波振荡器的基本原理、电路结构和工作特性等。

实验结果表明，通过合理的电路设计和优化，可以得到高精度、稳定性好的正弦波振荡器，为工程应用提供了重要的参考。

关键词：三点式正弦波振荡器、电路结构、工作特性一、实验目的1.熟悉三点式正弦波振荡器的基本原理和电路结构；3.通过实验验证三点式正弦波振荡器的设计和实际应用。

二、实验原理三点式正弦波振荡器是一种常用的基本电路，它通过正反馈作用在电路中产生自激振荡现象，从而输出对称的正弦波信号。

其基本原理如下：当输出正弦信号幅度变动时，输入放大器的反相输出端和反馈电容之间的电压也会变化，导致反馈放大器的增益也会随之变化，最终导致输出正弦波的幅度稳定在一定的水平上。

同时，在电路中增加合理的RC网络，可以使三点式正弦波振荡器输出的波形更加准确、稳定。

其中，- OA1, OA2分别为运算放大器；- R1, R2, R3分别为电阻，C1, C2分别为电容，L为电感；- 输出信号可以从OA1反相输出端或者OA2非反相输出端输出。

三、实验过程本实验采用EDA软件进行电路仿真和搭建，整个实验过程分为以下几个步骤：1.根据电路原理图，使用EDAW工具将三点式正弦波振荡器的电路搭建出来；2.依据实验材料，按照电路图要求选择合适的R、C、L值；3.将搭建好的电路连接上电源（+12V），开启仿真。

4.在电路仿真过程中，通过示波器观察输出的正弦波形，并分析波形的稳定性和频率响应等特性；5.修改电路参数，观测输出波形的变化情况，并记录相应的数据；四、实验结果通过实验，在合适的电路参数和电源电压下，三点式正弦波振荡器的输出波形为一定幅值的正弦波。

图2 实验得到的三点式正弦波振荡器输出波形五、实验分析通过本实验，我们可以看出三点式正弦波振荡器具有以下特点：1.输出波形准确、稳定。

正弦波振荡器原理
正弦波振荡器是一种产生正弦波信号的电路或设备，它的工作原理基于反馈回路和谐振现象。

首先，正弦波振荡器通常由放大器和反馈网络组成。

放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则将一部分输出信号返回输入端，从而使电路产生振荡。

具体来说，当正弦波振荡器开始工作时，放大器会放大输入信号。

将一部分放大后的信号通过反馈网络返回到放大器的输入端，与输入信号相叠加。

这就形成了一个反馈回路。

在反馈回路中，存在向前传输的放大路径和反馈传输的路径。

放大路径将输入信号进行放大，而反馈路径则将一部分输出信号返回输入端。

在理想情况下，放大路径和反馈路径的增益相等，从而使得回路保持稳定。

当反馈回路的增益满足特定的条件时，回路会产生谐振现象。

也就是说，输入信号和反馈信号在回路中互相加强，形成一个持续不衰减的振荡。

为了保持回路稳定，正弦波振荡器会引入一些稳定元件，如电容和电感。

这些元件能够提供适当的频率选择和谐振调节，以确保输出信号的频率稳定和准确。

总之，正弦波振荡器通过反馈回路和谐振现象来产生稳定的正弦波信号。

合适的放大器、反馈网络和稳定元件的组合能够实
现不同频率范围内的正弦波振荡器。

这在电子通信、信号处理、声音合成等许多应用领域中都有着广泛的应用。

运算放大器应用电路的设计与制作运算放大器1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。

图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。

如图2所示。

U对应的端子为“-”，当输入U单独加于该端子时，输出电压与输入电压U 反相，故称它为反相输入端。

U+对应的端子为“ + ”，当输入U+单独由该端加入时，输出电压与q 同相，故称它为同相输入端。

输出：U0= A(U+-UJ ; A称为运算放大器的开环增益(开环电压放大倍数)。

在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：开环电压增益Ad=x ；输入阻抗r i=x ；输出阻抗r o=0；带宽f BW=^；失调与漂移均为零等理想化参数。

理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U与输入电压之间满足关系式：Ub= Ad (L+- L U),由于A ud=^，而U 为有限值，因此，U— UL^O o即U〜U-,称为“虚短”。

由于r i二X,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB = 0,称为“虚断”这说明运放对其前级吸取电流极小上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则， 可简化运放电路的计算。

运算放大器的应用(1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路， 比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。

(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端：对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：U 。

訓为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻 R'= R// R F 。

电子技术实验报告实验名称：集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)1、产生自激振荡的条件 (3)2、RC 串-并联网络的选频特性 (4)3、自动稳幅 (5)三、实验仪器 (6)四、实验内容 (7)1、电路分析及参数计算 (7)2、振荡器参数测试 (8)3、振幅平衡条件的验证 (9)4、观察自动稳幅电路作用 (10)五、误差分析 (10)六、实验心得 (11)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原理及起振条件和稳幅原理。

二、实验原理1、产生自激振荡的条件所谓振荡器是指在接通电源后，能自动产生所需的信号的电路，如多谐振荡器、正弦波振荡器等。

当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成。

其框图如图1 所示。

振荡器产生自激震荡必须满足两个基本条件：（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即：V F = V i或|AF| = 1（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，其相位差应为：Ф= ФA + ФF = ±2nπ（n = 0、1、2……）为了振荡器容易起振，要求|AF|>1，即：电源接通时，反馈信号应大于输入信号，电路才能振荡，而当振荡器起振后，电路应能自动调节使反馈信号的振幅应该等于输入信号的幅度，这种自动调节功能称为稳幅功能。

电路振荡产生的信号为矩形波信号，这种信号包含着多种谐波分量，故也称为多谐振荡器。

为了获得单一频率的正弦信号，要求在正反馈网络具有选频特性，以便从多谐信号中选取所需的正弦信号。

本实验采用RC 串-并联网络作为正反馈的选频网络，其与负反馈的稳幅电路构成一个四臂电桥，如图3 所示，故又称为文氏电桥振荡器。

2、RC 串-并联网络的选频特性RC 串-并联网络如图2（a ）所示，其电压传输系数为：2()1122F +=12R1211(1)(21)122R2112R VF jwR c R c VO R j wc R jwc jwR c c wc R ++==+++++-（）当R1= R2= R ， C1= C2= C 时，则上式为：1()13()F j wRc wRc +=+-若令上式虚部为零,即得到谐振频率f o 为：1fo=2RC π 当f=f o 时，传输系数最大，且相移为0，即：F max =1/3，φF =0传输系数 F 的幅频特性和相频特性如图2（b ）（c ）所示。

正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。

它由几个基本组件构成，包括放大器、反馈电路和频率控制元件。

首先，放大器是振荡器的核心部分。

它负责放大输入信号的幅度，并提供足够的反馈信号以维持振荡器的振荡。

接下来是反馈电路。

它将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成正反馈回路。

这样，输出信号经过放大后再次进入放大器，形成持续的振荡。

最后是频率控制元件，通常是由电容或电感构成的电路。

它的作用是控制振荡器的频率。

通过调整电容或电感的值，可以改变振荡器输出信号的频率。

当振荡器开始工作时，初始信号经过放大器放大后进入反馈电路。

由于正反馈的存在，输出信号不断增大，直到达到稳定的振荡状态。

振荡器的稳定性取决于正反馈回路的增益和频率控制元件的精确性。

需要注意的是，正弦波振荡器的工作受到许多因素的影响，例如温度、噪声和元件的非线性等。

因此，设计和优化正弦波振荡器需要考虑这些因素，并采取适当的措施来提高其性能和稳定性。

RC正弦波振荡电路设计首先，我们需要了解RC正弦波振荡电路的基本原理。

振荡器是一种电路，它能够将直流电源的能量转换为交流信号。

在RC振荡电路中，我们使用了一个电容和一个电阻来实现振荡。

在RC正弦波振荡电路中，电容充电和放电的时间常数（记为τ）非常重要。

时间常数τ决定了振荡频率的大小，公式为τ=RC，其中R为电阻的阻值，C为电容的电容值。

接下来，我们将详细介绍如何设计RC正弦波振荡电路。

设计过程分为以下几个步骤：1.确定振荡频率：首先根据需要确定振荡的频率范围，并选择一个合适的频率。

振荡频率主要由电容值和电阻值决定，可以通过调整它们的比例来改变频率。

2.选择电容和电阻：根据已知的振荡频率，选择一个合适的电容和电阻。

一般来说，电容的值可以在几十皮法（pF）到几百微法（uF）之间选择，而电阻的值可以在几百欧姆（Ω）到几兆欧姆（MΩ）之间选择。

3.计算时间常数：根据所选择的电容和电阻的值，计算时间常数τ。

时间常数τ决定了振荡的频率，可以根据τ=RC公式计算得出。

4.根据振荡频率调整电容和电阻：如果振荡频率与所需要的频率不一致，可以通过调整电容和电阻的比例来改变频率。

通常来说，增加电容值可以降低频率，而增加电阻值可以提高频率。

5.考虑放大器：为了增强正弦波信号的幅度，可以在RC振荡电路中添加一个放大器电路。

放大器电路一般采用运算放大器、晶体管等元件实现。

6.振荡电路的稳定性：为了确保RC振荡电路的稳定性，可以在电容的两端或电阻的两端添加阻尼电阻，用来衰减振荡中的能量。

7.电源：振荡电路需要一个直流电源供电，电源电压的稳定性会影响振荡器的稳定性，因此需要选择一个稳定的电源。

最后，设计好RC正弦波振荡电路后，可以使用示波器等仪器进行验证，观察输出的波形是否为正弦波，并调整电容和电阻的值，使得输出的波形更加稳定和准确。

总结来说，RC正弦波振荡电路的设计步骤包括确定振荡频率、选择电容和电阻、计算时间常数、根据频率调整电容和电阻、考虑放大器、确保振荡电路的稳定性和选择稳定的电源。

1MHZ正弦波振荡器设计李国建（安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011）指导老师：吴昭方摘要：正弦波振荡器广泛的应用于测量、遥控、通讯、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号。

本文论述了正弦波振荡器的工作原理、组成框图及种类，具体设计了采用同相比例运算放大电路的和改进的反相比例运算放放大电路的两种1MHZ的RC桥式正弦波振荡器，并将两种正弦波振荡器做了比较。

关键词：正弦波振荡器，同相比例运算放大，差分比例运算放大1、引言在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波，其中正弦波振荡器的运用尤为普遍。

实际运用中，正弦波振荡电路可分为RC振荡电路、LC振荡电路及石英晶体振荡器，现今石英晶体振荡器运用的最多，但大多用于产生高频正弦波。

RC正弦波振荡器多用于产生低频正弦波，同时它也是被运用最早且最好理解的一种正弦波振荡电路，对于学习理解正弦波振荡器十分有帮助，故学习设计RC正弦波振荡器是十分有必要且重要的。

2、正弦波振荡器的工作原理2.1正弦波振荡器的组成及框图正弦波振荡器电路可分为五个部分，即直流电源、放大电路、选频网络、正反馈网络、稳幅网络，其组成框图如图1所示。

直流电源——为放大器提供正常工作（放大功能）的条件。

放大电路——保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。

选频网络——确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即电路产生正弦波振荡。

正反馈网络——引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。

稳幅网络——也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。

在不少实用电路中，常将选频网络和正反馈网络“合二为一”，而且对于分立元件放大电路，也不再另加稳幅网络，而依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。

U振荡建立过程的原理框图图1中虚框内的)选出并放大→对f 0信号处于正反馈回到输入端→再经过放大和反馈，如此循环下去→稳幅电路使输出电压幅度稳定在一定值。