RC正弦波振荡电路设计

第13章正弦波振荡电路正弦波振荡电路也称信号产生电路，通常也称振荡器，它用于产生一定频率和幅度的信号，例实验室的各种信号的产生电路。

按振荡器输出信号的波形来分有正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。

13.1 正弦波振荡电路的工作原理一、振荡产生的基本原理：1．什么是正弦波振荡器？无ui →有uo（正弦波）（必须要有能源Vcc）2．如何产生正弦波振荡？U fU o设：U i = U im Sinωt首先将开关S接到1端，U i作用于Au →U o =U i Au（开环），→U f = U o Fu = U i Au Fu（闭环）。

当U f = U i时，再将开关S倒向2端，此时无U i，但U o不变仍为正弦波，即放大器产生了正弦波振荡。

∴自激振荡的条件为：U f = U i二、电路自激振荡的条件（一）振荡的平衡条件：U f = U i 即Au Fu = 11．振幅平衡条件：︱Au Fu︱= 12．相位平衡条件：ψa +ψf = 2nπ（n = 0.1.2……n）作为一个稳态振荡电路，相位平衡条件和振幅平衡条件必须同时满足，利用幅平条件可以稳定U o的幅度，利用相平条件可以确定振荡频率。

（二）振荡的建立与稳定振荡的建立：一合上电源Vcc是一个阶跃电压为非正弦，利用付氏级数分解为若干个正弦波的迭加，其中就有我们所需要的fo的成分，如果能有一个选频网络将它选出，尽管它很小，但经放大→会增大一点→反馈 → 放大，U o 的幅度会越来越大，最终达到预定的数值。

∴ 振荡的建立过程中：︱Au Fu ︱＞1；要有选频网络； 振荡的稳定： 负反馈；晶体管的非线性；（三）正弦波振荡器的组成：放大电路 + 反馈网络（正） 其中包括选频和稳幅环节 （四）正弦波振荡器的分类（依据选频网络）RC 正弦波振荡器 （低） LC 正弦波振荡器 （高）石英晶体振荡器 （fo 的稳定性高）U o•13.2 RC 正弦波振荡器一、RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器） （一）原理图（二）RC 串并联网络的选频特性200)//(91ωωωω-+=u F •当ω=ωo=1 / RC 即f =fo = 1 / 2πRC 则：Fu = Fumax = 1 / 3ψf = 03//arctan00ωωωωF --=ϕ0（三）振荡电路分析 1．起振条件：由自激振荡条件： ︱Au Fu ︱= 1； ψa +ψf =2n π；及RC 串并联网络的选频特性： ∣Fu ∣= 1 / 3 ；ψf = 0； 要求：︱Au ︱= 3；ψa = 2n π； 实际振荡电路：Au 由集成运放担任；Fu 为RC 串并联网络（正反馈），具有选频特性；R 1R f 负反馈用于稳幅；构成电桥；（1）分析电路是否满足振荡条件幅频条件：当ω=ωo 时 ∣Fu ∣= 1 / 3 ∴ 只需Au = 3即可R 1R f 构成电压串联负反馈 Au = 1+ R f / R 1相频条件：已知 ψf = 0；且可分析出ψa = 0∴ ψa +ψf = 0 满足相平条件其实一般情况下，只要是正反馈就一定可以满足ψa +ψf = 2n π∴ 相平条件的判断可用瞬时极性法解决。

rc正弦波振荡电路设计
RC正弦波振荡电路的设计过程可以按照以下步骤进行：
1.确定振荡频率：根据需要，选择合适的振荡频率。

2.确定电路参数：根据振荡频率，计算RC电路的参数，即电阻R和电容C 的值。

对于正弦波振荡电路，振荡频率f与R和C的关系为f=1/2πRC。

因此，已知振荡频率f，可以求出R和C的值。

3.设计电路：根据计算出的R和C的值，设计RC正弦波振荡电路。

电路一般由放大器、RC电路和正反馈网络组成。

放大器可以选择合适的运放或比较器等器件，RC电路选择相应的电阻和电容器件，正反馈网络可以选择相应的电阻或电容元件。

4.调整电路：在实际应用中，可能需要根据实际情况对电路进行调整，以获得更好的性能。

例如，可以通过调整放大器的反馈系数、RC电路的元件值等来调整振荡频率和幅度。

5.测试电路：在调整完成后，对电路进行测试，观察是否能够正常工作并产生稳定的正弦波输出。

总之，RC正弦波振荡电路的设计需要综合考虑电路参数、元件选择、电路结构等因素，并经过调整和测试来获得最佳性能。

课程设计课程名称：模拟电子技术A设计名称：RC正弦波振荡电路专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2018年1月5 日XX大学课程设计任务书学生姓名专业班级课程名称模拟电子技术A设计名称RC正弦波振荡电路设计设计周数 1 设计任务主要设计参数⑴振荡频率：500Hz；⑵振荡频率测量值与理论值的相对误差小于；⑶振幅基本稳定，振荡波形对称；⑷电源电压变化在以内时，无明显非线性失真。

设计内容设计要求⑴RC正弦波振荡电路形式有多种，按照设计要求，提出两种设计方案，进行比较后确定选用方案。

⑵用Multisim软件设计电路原理图；②根据电路功能及技术指标要求，计算电路各元件的参数；③对所设计电路进行仿真、调试，使所设计电路能实现设计要求。

④对仿真过程和仿真结果进行分析。

⑤将仿真测得的正弦波频率,输出幅值分别与理论计算值进行比较,分析产生误差的原因。

⑥如果所设计的RC正弦波振荡电路不能起振，一个条件哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）⑦如果输出波形失真，应该调节哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）主要参考资料[1]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京：高等教育出版社，2010[2]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京：高等教育出版社，2011[3]刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，2011[4]及力主编.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京：电子工业出版社，2007[5]（日）稻叶保著，何希才，尤克译.振荡电路的设计与应用.北京：科学出版社，2004学生提交归档文件“课程设计说明书”一本（用word编辑排版打印）要求：内容准确，表述清晰、调理，图文详尽。

注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。

2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。

RC正弦波振荡电路简介RC正弦波振荡电路是一种基于电容（C）和电阻（R）元件的电路，可以产生稳定的正弦波电信号。

这种电路常见于信号发生器、音频放大器和频率计等领域。

本文将介绍RC正弦波振荡电路的基本原理、设计方法和应用。

原理RC正弦波振荡电路的基本原理是基于RC网络的充放电特性。

当电容器充电时，电流会通过电阻器，同时电流也会通过电容器。

充电过程中，电容器的电压会逐渐增加，直到达到充电电压。

一旦充电电压达到，电容器将开始放电，电流仍然通过电阻器，但是方向相反。

这样不断循环的充电和放电过程将产生连续的正弦波信号。

设计方法1. 选择合适的电阻值和电容值选择合适的电阻和电容值是设计RC正弦波振荡电路的关键。

其中，电阻决定了振荡频率，而电容决定了振荡周期。

根据公式：f = 1 / (2 * π * R * C)其中，f为振荡频率，π为圆周率，R为电阻值，C为电容值。

可以调整R和C的数值来获得所需的振荡频率。

2. 确定放大倍数RC正弦波振荡电路通常需要放大信号的幅度。

可以通过添加一个放大器来实现，放大器通常采用运算放大器或晶体管等元件。

3. 稳定性分析在设计RC正弦波振荡电路时，需要考虑电路的稳定性。

稳定性可以通过研究电路的极点和传递函数来评估。

如果电路的极点位于左半平面，那么电路是稳定的，否则是不稳定的。

通过合适的选择元件值，可以实现稳定的振荡电路。

应用RC正弦波振荡电路具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 信号发生器RC正弦波振荡电路可以用作信号发生器，用于产生稳定的正弦波信号，用于实验、测试和测量等应用。

2. 音频放大器RC正弦波振荡电路经过合适的放大器可以用于音频放大器中，用于放大音频信号。

3. 频率计RC正弦波振荡电路可以用于频率计，通过测量电路振荡频率来实现对待测信号频率的测量。

结论RC正弦波振荡电路是一种基于RC网络的电路，可以实现稳定的正弦波振荡。

通过选择合适的电阻和电容值，设计合适的放大倍数和稳定性分析，可以实现所需的振荡频率和信号幅度。

RC正弦波振荡电路1 技术指标：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 设计方案：2.1 方案一：积分式RC正弦波振荡图1RC积分式振荡原理其基本原理是利用积分器，对于同相积分器A2有V o t=1RCV i(t)dt对于反相积分器A1有V i t=−1RCV O(t)dt所以V i=−1R C V i(t)dt d2V i(t)dt+1R Cv i t=0所以V i=Asinω0t V o=−Acosω0t推出ω0=1RC2.2 方案二：移相式RC正弦波振荡图2 移相式RC振荡原理A1是反相比例放大器，A2是电压跟随器。

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移相网络的影响。

A=−R2R1 V f=RZ2V2V2=R//Z11jωC+R//Z1V1V1=R//Z11jωC+R//Z1V o1Z2=R+1jωC Z2=1jωC+R//Z2其中Z1表示RC串联臂的阻抗，Z2表示RC并联臂的阻抗。

由以上各式，得电路反馈系数为F=V fV o1=R3CR3C−5R2+j(132−6R2)令F的虚部为零，得电路的振荡频率为ω0=1 6RCƒ0=12π6RC此时电路的反馈系数Fω0=−1 29当A=R2R1≥29时，电路产生振荡。

2.3 方案三：文式桥RC正弦波振荡。

图3 文式桥RC振荡原理该电路由RC串并联网络承担选频网络兼正负反馈网络，另外还有R1和R f负反馈网络。

右边A是同相运算放大器。

在反馈回路中串联2个并联的二极管主要是利用电流增大时动态电阻减小，反之增大的特点，加入非线性环节到达稳幅的作用。

电路反馈系数：F=13+j ωRC−1ωRC幅频特性：F=132−ƒƒ0−ƒƒ2相频特性：φF=−tan−11(ƒƒ−ƒƒ)所以令φF=0 且到达起振条件A u=1+RƒR≥3即Rƒ≥2R1得到ƒ0=12.4 方案比较：方案一的积分式振荡缺点是由于开启时的初始状态有随机性，可能会使电路停振；方案二的移相式振荡缺点是选频作用差，振幅不稳定，调频不方便，相比之下，方案三优点是幅度稳定容易调频，易起振且非线性失真小，把前2个方案的缺点全部改善了。

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RC 正弦波振荡电路RC桥式正弦波振荡电路的主要特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，因此我们必须先了解它的频率特性，然后再分析这种正弦振荡电路的工作原理。

1．定性分析RC串并联网络如图XX_01a所示。

为了讨论方便，假定输入电压是正弦波信号电压，其频率可变，而幅值保持恒定。

如频率足够低时，，，此时，选频网络可近似地用图XX_01b所示的RC高通电路表示。

随着w的下降，输出电压将减小，输出电压超前于输入电压的相位角j f也就愈大。

但超前角j f的最大值小于90°。

当频率足够高时，，，则选频网络近似地用图XX_01c所示的RC低通电路来表示。

这是一个相位滞后的RC电路，频率愈高，输出电压愈小，输出电压滞后于输入电压的相位角j f愈大。

同样，滞后角j f的最大值也小于90°。

图XX_01综上分析可以推出，在某一确定频率下，其输出电压幅度可能有某一最大值；同时，相位角j f从超前到滞后的过程中，在某一频率f0下必有j f=0。

2．定量计算由图XX_01a所示RC串并联电路可得，和。

设，，令，则得（1）当上式分母中虚部系数为零时，RC串并联网络的相角为零。

满足这个条件的频率可由式（1）求出：或（2）图XX_02将式（5）代入式（4）得（3）因此有（4）和（5）由式（4）及式（5）可知，当或（6）时，幅频响应的幅值为最大，即（7）而相频响应的相位角为零，即（8）由式（7）和式（8）可画出串并联选频网络的幅频相位和相频响应，如图XX_02所示。

1．电路组成图XX_01是RC桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。

选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在处，RC 串并联反馈网络的，，根据振荡平衡条件和，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，应大于3）的同相比例放大电路即可。

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。

重点：RC 正弦波振荡电路的描述。

难点：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＞＞Ri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(2) 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。

(3) 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。

rc正弦波振荡器电路设计及仿真
！
正弦波振荡器电路的设计和仿真是电子技术的一个重要课题，对电子技术的研究有重
要的意义。

正弦波振荡器是一种典型的振荡电路，它可以用来产生正弦波和方波。

因其电
路简单，性能稳定，用途广泛，在电子电路技术中被广泛应用。

正弦波振荡器的基本原理是把正弦波加以无穷次平均，用此组成两极结构，即动态输
入和动态输出端口，把正弦波作为输入量，由输入端口输送到输出端口，通过反馈回路在
输入端口进一步处理，使其可以不断循环。

根据正弦波振荡器的工作原理，结合实际的应用需求，可以设计出一种满足要求的正
弦波振荡器电路。

其核心电路为双极复放机构，由输入阻抗器连接在振荡管的基极，另一
极连接地；反馈分支由调节圈提供反馈能量，当振荡管的基极的电压超过一定的值得时候，参考管会调节输出端口的电压，而正弦波振荡器就是通过这种反应机制实现正弦波振荡的。

在正弦波振荡器的设计与仿真中，可以采用SPICE模拟工具，运用电路技术与分析技术，对正弦波振荡器电路进行仿真，加以验证电路设计的可行性，并评估其性能参数，致
力于达到设计规定的要求。

总之，正弦波振荡器电路的设计与仿真是一个相当重要的课题，可以通过SPICE模拟
工具与电路技术来实现，并有效地验证仿真结果，为电子技术提供参考，提高电子产品的
质量。

正弦波振荡电路实验1．实验目的（1）进一步学习RC 正弦波振荡电路的工作原理。

（2）掌握RC 正弦波振荡频率的调整和测量方法。

2．知识要点（1）实验参考电路见图2-11图2-11 RC 正弦波振荡电路电路参考参数：R 1=2k Ω R 2=2k Ω R 3=R 4=15k Ω R W =10k Ω C 1=C 2=0．1µF D 1、D ２为IN4001 运放选LM741（2）RC 正弦波振荡电路元件参数选取条件1）振荡频率 在图2-11电路中，取R 3=R 4=R ，C 1=C 2=C ，则电路的振荡频率为RC f π210=2）起振幅值条件11R R A f f +=应略大于3，R f 应略大于2R 1其中R f =R W +R 2//R D （R D 为二极管导通电阻）。

3）稳幅电路 实际电路中，一般在负反馈支路中加入由两个相互反接的二极管和一个电阻构成的自动稳幅电路，其目的是利用二极管的动态电阻特性，抵消由于元件误差、温度引起的振荡幅度变化所造成的影响。

3．预习要求（1）RC 振荡电路的工作原理和f 0的计算方法。

（2）RC 振荡电路的起振条件，稳幅电路的工作原理。

（3）写出预习报告或设计报告。

4． 实验内容及要求（1）RC 文式振荡电路实验1）按图2-11连接线路，用示波器观察U 0，调节负反馈电位器R w ，使输出U 0产生稳定的不失真的正弦波。

2）设计性实验（1）设计内容：正弦波振荡电路（2）设计要求：振荡频率f 0=320Hz （误差在1%以内）、放大环节采用运算放大电路、输出无明显失真（加稳幅二极管）。

（3）实验要求：设计电路、选择元件并计算理论值。

连接并调试电路，用示波器观察输出电压，得到不失真的正弦波信号。

用示波器测量输出电压频率，测量U0（P-P）和U f(P-P)，计算反馈系数F=U f/U0。

测试结果与理论值相比较，检验是否达到设计要求，如不满足，调整设计参数，直到满足为止。

实验七 集成电路RC 正弦波振荡电路一、实验目的1.掌握桥式RC 正弦波振荡电路的构成及工作原理。

2.熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。

3.观察RC 参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。

二、实验仪器1.双踪示波器2.低频信号发生器3.频率计三、实验原理正弦波震荡电路必须具备两个条件是：一必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。

二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。

因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。

实际电路中多用LC 谐振电路或是RC 串并联电路（两者均起到带通滤波选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。

震荡条件如下：正反馈时Of i X F X X ==/，Oi O X F A X A X ==/，所以平衡条件为1=F A ，即放大条件1=F A ，相位条件πϕϕn F A 2=+，起振条件1>F A。

本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由2p R 和1R 组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC 串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。

分析电路可得：0,112=+=A p R R Aϕ 。

当C C C R R R p ====2111,时，有)1(31RC RC j F ωω-+= ，设RC 10=ω，有200)(91ωωωω-+=F ，)(3100ωωωωϕ--=arctg F 。

当0ωω=时，0,31==F F ϕ ，此时取A 稍大于3，便满足起振条件，稳定时3=A 。

填空题：(1)图11.1中，正反馈支路是由 RC 串并联电路 组成，这个网络具有 选频 特性，要改变振荡频率，只要改变 R 或 C 的数值即可。

(2)图11.1中，1R P 和R 1组成负反馈，其中 Rp 是用来调节放大器的放大倍数，使A V ≥3。

四、实验内容1.按图11.1接线。