文氏桥振荡器
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文氏桥振荡器原理文氏桥振荡器是一种常用的振荡电路,广泛应用于无线通信、广播电视、雷达等领域。
它基于电路中的正反馈原理,通过将部分输出信号送回到输入端,实现了持续的振荡输出。
本文将详细介绍文氏桥振荡器的原理、工作过程以及其应用。
文氏桥振荡器由一个反馈网络和一个放大器组成。
放大器负责提供信号的放大,而反馈网络则确保系统的稳定性,并提供正反馈。
正反馈使得信号在系统中循环放大,从而实现振荡。
反馈网络由两个传输线和两个可变电容器构成。
这两个传输线可以是同轴电缆或微带线。
它们的长度相等,通过一个直流电阻连接。
可变电容器用于调节传输线的电容值,从而选择合适的振荡频率。
放大器一般采用双极型晶体管或场效应管。
放大器的输入和输出分别与反馈网络的两个传输线相连。
输入信号通过放大器经过反馈网络后,再次输入到放大器中进行放大。
反馈信号会经过一次反向相位变化,从而产生正反馈效果。
文氏桥振荡器的振荡条件是反馈网络的相位移为180度,并且反馈信号的幅度要足够大,以保持持续振荡。
当振荡器工作时,任何略微的扰动都会被放大,使得系统维持在稳定的振荡状态。
文氏桥振荡器的工作过程可以分为以下几个步骤:1. 初始时,振荡器处于静止状态,没有任何输出。
2. 由于微小的噪声或扰动,输入信号在放大器中被放大。
3. 放大器的输出通过反馈网络传输,并再次输入到放大器中。
4. 反馈信号在传输线中经历180度的相位变化,并被放大器放大。
5. 放大器的输出作为振荡器的输出信号,经过反馈网络返回到放大器。
6. 这个过程不断重复,信号在放大器和反馈网络之间循环放大,并最终达到稳定的振荡状态。
文氏桥振荡器的频率可以通过调节反馈网络中的传输线长度或可变电容器的电容值来实现。
当传输线长度较短时,频率较高;而当传输线长度较长时,频率较低。
可变电容器的电容值与频率成反比,因此可以通过调节电容值来改变振荡频率。
文氏桥振荡器具有以下几个特点:1. 简单可靠:结构简单,零部件少,容易实现和调整,振荡稳定可靠。
文氏电桥振荡器的工作原理
文氏电桥振荡器是一种基于电桥平衡的振荡器电路,常用于产生稳定的正弦波信号。
其工作原理如下:
1. 电桥平衡状态
文氏电桥振荡器的基本原理是利用电桥的平衡状态来产生振荡。
电桥是由两个电阻和两个电容组成的电路,当电桥平衡时,电路中的电流为零。
为了产生振荡,需要在电桥中加入一个外部信号源,如一个交流电源或一个射频信号。
2. 振荡过程
当电桥中加入外部信号源后,电桥的平衡状态会被打破,电桥中的电流不再为零。
这个电流会通过电桥中的电阻和电容产生电压,从而改变电桥的平衡状态。
如果电桥中的电阻和电容的值可以使得电桥再次达到平衡状态,那么就可以产生稳定的振荡。
在文氏电桥振荡器中,通常使用两个可变电阻和两个固定电容组成电桥。
当电桥平衡时,振荡器处于稳态。
当加入一个外部信号源后,电桥会失去平衡,产生电流。
这个电流会通过电桥中的电阻和电容产生电压,从而改变电桥的平衡状态。
如果电桥中的电阻和电容的值可以使得电桥再次达到平衡状态,那么就可以产生稳定的振荡。
3. 输出信号
文氏电桥振荡器产生的输出信号为正弦波,其频率由电桥中的电容和电阻的值决定。
在振荡过程中,电桥的平衡状态会不断被打破和重新建立,从而产生周期性的电流和电压波动,最终形成稳定的正弦波输出信号。
综上所述,文氏电桥振荡器的工作原理基于电桥平衡状态和振荡过程,利用电桥中的电阻和电容的值来产生稳定的正弦波信号。
3.20文氏桥振荡电路的设计与测试一、实验目的1 掌握文氏桥震荡电路的设计原理。
2 掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法。
二、设计要求使电路输出从无到有,从正弦波到失真。
定量绘出波形,研究RC参数对振荡频率的影响。
三、电路原理图四、电路原理如上图所示为RC文氏桥振荡电路。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路,并起选频作用,R1、R2、Rw及二极管等元件构成负反馈和稳幅条件。
调解Rw可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1和D2要求特性匹配,以确保输出波形正、负半周期对称。
R3的接入是为了消弱二极管的影响,改善波形失真。
电路的振荡频率:f=1/2πRC 起振的幅值条件:Af=1+Rf/R1>=3 。
调整Rw,使得电路起振,且失真最小。
改变选频网络的参数C或R,即可调解振荡频率。
五、实验内容1.文氏桥振荡器的实现电路图:此时未起振调节R4,至R4=1K×17%=170欧时,电路开始振荡,电路其他参数不发生改变。
当R4=770欧时,如图,输出没有明显失真。
当R4=790欧时,如图,输出开始出现失真,此时振幅为10 V.负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响的分析:由起振的幅值条件:Af=1+Rf/R1 >=3 和实验结果可知(1)当负反馈较弱即R4较小时,Af<3,不能起振;(2)当负反馈较强即R4较大时,由于直流源电压和运放的限制,负反馈越强,失真越严重。
2.研究RC参数对振荡频率的的影响(1)R=1000欧,C=1uF时,如图,周期T=548.630-542.228=6.402 ms,所以频率 f1=1/T= 156.2 Hz(2)R=1000欧,C=10uF时,如图,周期T=835.272-771.636=63.64 ms,所以频率 f2=1/T= 15.7 Hz(3)R=100欧,C=1uF 时 ,如图,周期T=56.293-55.638=0.655 ms ,所以 频率 f3=1/T= 1526.7 Hz(4)R=10千欧,C=1uF 时 ,如图,周期T=776.474-713.216=63.26 ms ,所以频率 f4=1/T= 15.81 Hz从实验结果可以总结出,当R 或C 增大时,f 会减小;同理,当R 或C 减小时,f 会增大。
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。
rc文氏电桥振荡电路1. 引言RC文氏电桥振荡电路是一种常见的电子电路,可以产生稳定的振荡信号。
它由RC网络和文氏电桥组成,通过反馈机制实现自激振荡。
本文将深入探讨RC文氏电桥振荡电路的原理、特点、设计方法及应用。
2. RC文氏电桥振荡电路原理2.1 RC网络RC网络是由电阻(R)和电容(C)组成的网络,它可以作为振荡电路的基础组成部分。
当电容充电或放电时,可以产生变化的电压信号。
RC网络可以通过调节电阻和电容的数值来改变振荡频率和振幅。
2.2 文氏电桥文氏电桥是一种平衡交流电桥,由一个电感(L)和两个电容(C1和C2)组成。
当桥路平衡时,可以产生稳定的交流信号。
文氏电桥是常用的振荡电路中的重要部分,通过调节电感和电容的数值可以改变桥路的平衡条件。
2.3 自激振荡原理RC文氏电桥振荡电路是一种自激振荡电路,它基于反馈机制实现振荡。
当桥路发生微小的不平衡时,由于反馈作用,会引起振荡信号的放大,进而驱动桥路向稳定状态靠近。
通过调节RC网络和文氏电桥的参数,可以实现稳定的振荡输出。
3. RC文氏电桥振荡电路设计方法3.1 选择合适的RC网络根据实际需求和设计目标,选择合适的RC网络。
通过调节电阻和电容的数值可以调整振荡频率、振幅和波形形状。
3.2 优化文氏电桥参数由于文氏电桥的电感和电容可以直接影响振荡频率和稳定性,因此需要进行参数优化。
可以通过改变电感和电容的数值,或者通过添加调节电路来实现。
3.3 确保反馈机制稳定自激振荡电路需要一个稳定的反馈机制来保持振荡的稳定性。
可以通过添加放大器、滤波器或稳压器来实现反馈,确保振荡信号的稳定输出。
3.4 对振荡电路进行调试和测试在设计完成后,需要对振荡电路进行调试和测试。
可以通过测量输出信号的频率、振幅和波形形状来验证设计的有效性。
如果需要,可以进行参数调整和优化。
4. RC文氏电桥振荡电路的应用4.1 信号发生器由于RC文氏电桥振荡电路可以产生稳定的振荡信号,因此可以作为信号发生器使用。
§4.7 由集成运算放大器组成的文氏电桥振荡器一、实验目的1.了解集成运放的具体应用;2.掌握文氏电桥振荡器的工作原理及选频放大器的工作原理。
二、实验设备1.计算机、DAQ卡PCI-6014、SC-2075信号调理附件,LabView和实验配套程序。
2.导线、电阻、电容若干,晶体二极管IN4004、集成运放HA741。
三、实验原理(P24)1.实验电路实验电路如图4.7.1所示。
图4.7.1文氏电桥振荡器2.工作原理四、预习要求1.复习文氏电桥振荡器工作原理,熟悉所用集成运放的参数及管脚排列。
2.按图4.7.1中参数计算振荡频率,欲使振荡器能正常工作,电位器Rw应调在何处?五、实验内容及步骤1.基本文氏电桥振荡器在SC-2075信号调理附件的面包板上插好器件,按图 4.7.1接线;将[DC POWER OUTPUTS 士15V]引出来作为电源,即:Vcc=15V,V EE=-15V;先不接入二极管D1、D2。
(1)测量振荡频率将V o端接到[ANALOG INPUTS CH2];运行LabView配套程序;观察振荡器输出V o波形,同时调节Rw,使输出V o为无明显失真的正弦波,测量此时的V o幅值及频率;按“保存数据1”按钮,保存数据。
估算负反馈系数F-和振荡频率理论值,和实验值对比,填写到表格中并保存。
调节Rw,测量V o无明显失真时的变化范围;按“保存数据2”按钮,保存数据。
(2)测量开环幅频特性将图4.7.1中的正反馈网络在A点断开,使之成为选频放大器。
将Vi端接到[ANALOG OUTPUTS CH0],V o端接到[ANALOG INPUTS CH2];运行LabView配套程序;调节输入信号Vi的幅值等于(1)中测量的V o幅值,保持输入信号的幅值不变,改变信号频率f(从1—600Hz扫频),按“开始扫描”按钮,测得开环幅频特性曲线;按“保存波形数据”按钮,保存数据。
2.具有二极管稳幅环节的文氏电桥振荡器按图4.7.1接线,接入二极管D1、D2。
文氏电桥振荡器实验报告本次实验的目的是通过搭建文氏电桥振荡器电路,观察和研究其振荡现象。
文氏电桥振荡器是一种基于文氏电桥原理的振荡电路,具有较高的稳定性和频率准确度,被广泛应用于无线电通信和精密仪器中。
在实验开始前,我们首先了解了文氏电桥振荡器的基本原理。
文氏电桥振荡器由晶体管、电感、电容和电阻组成,其中,晶体管起到放大信号的作用,电感和电容则构成了振荡电路。
当电路中的总相位差为0或2π时,振荡器才能正常工作。
接下来,我们按照实验手册上的电路图,开始搭建文氏电桥振荡器电路。
我们先一步一步地连接了电路中的晶体管、电感、电容和电阻,并注意保持连接的可靠性。
随后,我们依次接入直流电源和信号发生器,调整信号发生器的频率和幅度,以适应电路的工作条件。
在实验过程中,我们注意到当信号发生器的频率和振幅达到一定范围内时,电路开始产生振荡。
这时,我们通过示波器观察到了电路产生的正弦波信号。
通过调节电路中的电容或电感,我们可以改变振荡器的工作频率。
这一特性使得文氏电桥振荡器成为了频率可调的振荡器。
在实验中,我们还发现了一些与文氏电桥振荡器相关的问题。
例如,电路中的元件参数对振荡频率和稳定性有一定的影响。
当电容或电感的数值发生变化时,电路的振荡频率也会发生相应的改变。
此外,电路中的电阻也会对振荡器的稳定性产生一定的影响。
为了保持电路的正常工作,我们需要根据具体的应用需求来选择合适的元件参数。
通过本次实验,我们不仅进一步了解了文氏电桥振荡器的工作原理,还学会了搭建和调试文氏电桥振荡器电路。
实验中我们还遇到了一些困难和问题,例如电路连接不牢固、信号发生器频率调节不准确等,通过一些调试和排除故障的方法,我们最终解决了这些问题。
总的来说,本次文氏电桥振荡器的实验使我们更深入地了解了振荡器的工作原理和特性,并通过实际搭建和调试电路,加深了我们对文氏电桥振荡器的理解和掌握。
通过这次实验,我们也进一步认识到了实验中遇到问题的重要性和解决问题的方法。
模电大作业文氏桥振荡电路仿真分析报告一、任务要求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6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F1R ,F2R 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6 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) 选取R 1=R 2=R ,C 1=C 2=C ,从RC 串并联选频网络的选频特性可知,f 0=12πRC=500Hz 。
所以可以选取R=1.6k Ω,C=200nF 。
(2) 令R 1、C 1并联的阻抗为Z 1,R 2、C 2串联的阻抗为Z 2及ωo =RC1,则Z 1=RCj Rω+1,Z 2=R Cj ω1+,反馈系数为)//(j 31211...ωωωωo o oZ Z Z f UU F-+=+==。
由此可得RC 串并联选频网络的幅频特性与相频特性分别是22.)//(31ωωωωO O F-+=3)//(arctanωωωωϕO O F --=图形如图6-1,6-2.当f=f 0,即ω=ω0,|U f |=13|U o |,φf =0o 。
当ω=ω0时,即f=f 0时,F =13,所以A =A u =3,只要为RC 串并联选频网络配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。
考虑到起振条件,所选放大电路的电压放大倍数应该略大于3。
根据起振条件和幅值平衡条件,A u =U o U p=1+RF2R F1≥3,即R F2≥2R F1。
一般R F2取值略大于2R F1。
根据上述原理,可以用Multisim 搭建出如图1的电路:图1(3) 在R F2回路串联两个并联的二极管和电阻R F3,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。
文氏桥振荡器原理文氏桥振荡器是一种常用的电子振荡电路,主要由一个放大器、正反馈网络和反馈网络组成。
它的主要原理是利用反馈网络和放大器之间的正反馈来实现振荡。
文氏振荡器的放大器通常采用运放(操作放大器)作为核心元件,它有高的增益和稳定性。
放大器的输入端接入反馈网络和正反馈网络,其中反馈网络主要负责确定振荡电路的频率特性、幅度衰减和相位关系,而正反馈网络则提供放大器输出信号的相位和幅度,使得振荡器能够工作。
在文氏桥振荡器中,反馈网络通常由一个LC(电感和电容)二阶滤波器组成。
它通过选择合适的电感和电容值来确定振荡器的共振频率,从而保证输出信号的频率稳定。
在振荡过程中,反馈网络将一部分输出信号通过正反馈路径回到放大器的输入端,使得放大器进一步放大这部分信号,形成一个稳定的正弦波信号。
正反馈网络通常由一个电容和一个电阻组成,称为相位移网络。
它的作用是向放大器的输入端提供恒定的相位差,确保振荡器的稳定工作。
相位移网络将放大器输出信号的相位调整到与输入信号存在一定的相位差,使得输出信号能够驱动反馈网络,并在整个振荡回路中保持稳定振荡。
为了使文氏桥振荡器正常工作,必须满足一定的振荡条件。
首先,放大器的放大倍数要大于反馈网络的衰减倍数,这样才能保证振荡器能够产生足够大的输出信号。
其次,反馈网络的相位差要满足相位移的要求,一般要求相位差为180度,确保正反馈提供正确的相位和幅度信号。
最后,反馈网络的幅度衰减要小于1,否则将无法维持振荡器的稳定运行。
文氏桥振荡器具有许多优点,例如结构简单、频率稳定、输出信号纯净等。
它在实际应用中被广泛用于无线电通信、音频放大和信号发生器等领域。
但是,文氏桥振荡器也存在一些不足之处,例如对温度和供电电压的变化较为敏感,需要经过精确调谐才能获得精确频率等。
总的来说,文氏桥振荡器是一种简单而有效的电子振荡电路,通过合理的选择放大器、反馈网络和正反馈网络的参数,可以实现稳定的正弦波振荡输出。
文氏电桥振荡器的工作原理运算放大器在组成放大电路时,都要引入深度负反馈,也就是把输出信号通过电阻分压电路构成的反馈网络返送到运算放大器的反相输入端,这样,放大电路的电压放大倍数就由反馈网络的参数来决定。
在这个电路中,由电阻R3、R4和R5构成了反馈网络,在(R4+R5)两端取得反馈电压。
这是一个同相放大器,它的闲环电压放大倍数是Af=1+R3/(R4+R5),算出来是3倍。
从电路图上看,输出电压U通过Rl、C1串联的支路和R2、C2并联的支路组成分压电路取出正反馈电压,返送到运算放大器的同相输入端,应该是正反馈可是,由电阻、电容串并联组成的正反馈网络是怎么起到正反馈作用。
由电阻、电容组成的RC串并联网络正是文氏电桥振荡器的核心。
这部分电路不仅用来提供正反馈信号,使振荡器产生振荡,还由它决定着振荡器的振荡频率fo,所以称它为Rc选频网络。
为什么能选频,关键是网络里接入了电容器。
电容器的容抗与频率成反比,也就是Xc=1/(2πfC)。
频率很高时,容抗很小;频率很低时,容抗很大。
RC选频网络(上图)网络中的电阻R是不变的,当频率很低时,Xc>>R,在RC串联支路上,起作用的是电容C,电阻R可以忽略;在RC并联部分,当频率很低时,电容C的作用可以忽略,起作用的是电阻R,这就可以画出网络的低频等效电路[图(b)]。
当频率很高时,Xc<<R,在RC串联部分,电容C的作用可以忽略;在RC并联部分,电阻R的作用可以忽略,又可以画出网络的高频等效电路[图(c)]。
可以看出,当网络输入电压 U不变时,频率行艮低或很高时,网络的输出电压U2都很小,也就是网络的电压传输系数F=U2/U1都很小。
由此可以推断,在频率他很低向很高的连续变化过程中,总会有某一中问频率fo使电压传输系数F达到最大,画出电压传输系数F与频率f的关系曲线(上图)就看得更清楚了。
由于网络的输出电压U2就是运放的正反馈信号,所以只有频率为fo的正反馈信号最强,才能使振荡器产生振荡。
文氏桥式rc振荡电路振幅可调-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:文氏桥式RC振荡电路是一种常见的电路结构,通过使用电阻和电容元件,实现了信号的振荡输出。
在该电路中,通过反馈网络的作用,信号可以循环地输入和输出,形成稳定的振荡波形。
本文旨在介绍文氏桥式RC振荡电路的原理,并探讨如何通过调节电路元件来实现振幅的可调性。
通过对其特性和工作原理的分析,我们将深入了解这一电路结构的工作机制,以及如何通过合理的调整可以实现振幅的可调。
在正文部分,我们将详细介绍文氏桥式RC振荡电路的原理。
我们将从电路结构和基本元件开始,逐步解释电路中各个部分的功能。
此外,我们还将介绍文氏桥式RC振荡电路的工作原理和其特点。
在振幅可调的方法部分,我们将探讨如何通过调节电路中的元件来实现振幅的可调。
通过调整电阻或电容的数值,我们可以改变电路中的反馈系数,从而达到调节振幅的目的。
我们将介绍一些常用的调节方法,并对其原理进行解释。
最后,我们将在结论部分对文氏桥式RC振荡电路的特点进行总结,并展望未来的发展方向。
同时,我们将对本文的主要观点和结论进行回顾,并对读者进行进一步的思考和探索的启发。
通过本文的阅读,读者将能够全面了解文氏桥式RC振荡电路的工作原理和特点,以及如何通过调节电路元件实现振幅的可调性。
同时,读者还能够对该领域的研究进行一定的展望,并为未来的实际应用提供一些思考和指导。
文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和各个部分的主要内容,以便读者可以更好地了解文章的框架和内容安排。
例如:1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将概述文氏桥式RC振荡电路的基本原理、目的和研究背景。
接下来的正文部分将详细介绍文氏桥式RC振荡电路的原理和振幅可调的方法,包括相关的理论知识和实验验证。
最后,在结论部分,我们将总结文氏桥式RC振荡电路的特点,并提出进一步研究的展望。
在正文部分的2.1节,我们将详细介绍文氏桥式RC振荡电路的原理。
文氏桥法制正弦波振荡器仿真
一、实验目的
利用文氏桥法,使用multisim来模拟正弦波振荡器的产生电路,并调节相应参数,记录几组数据,并分析参数对电路的影响
二、实验原理
文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路,它是一种较好的正弦波产生电路,适用于频率小于1MHz,频率范围宽,波形较好的低频振荡信号。
从结构上看,正弦波振荡器是没有输入信号的,为了产生正弦波,必须在放大电路里加入正反馈,因此放大电路和正反馈风络是振荡电路的最主要部分。
但是,这样两部分构成的振荡电路通常是得不到正弦波的,这是由于正反馈时不量是很难控制,帮还需要加入一些其他电路。
下图即为运算器组成的文氏电桥RC正弦波振荡电路。
三、实验电路及结果
1.此时C为10nF,R为16kΩ。
周期T为0.001s,频率为1000Hz
2.此时C为100nF,R为16kΩ。
周期T为0.01s,频率为100Hz。
模电大作业文氏桥振荡电路仿真分析报告一、任务要求文氏电桥振荡器是一种经常使用的RC 振荡器,用来产生低频正弦信号。
图6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F1R ,F2R 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)利用二极管稳幅电路,使输出振荡波形稳幅,且波形失真较小。
图6 文氏电桥震荡电路二、 仿真软件搭建的电路与仿真分析进程(1) 选取R 1=R 2=R,R 1=C 2=C,从RC 串并联选频网络的选频特性可知,R 0=12R RCΩ,C=200nF 。
(2) 令R 1、C 1并联的阻抗为Z 1,R 2、C 2串联的阻抗为Z 2及ωo =RC1,则Z 1=RCj Rω+1,Z 2=R Cj ω1+,反馈系数为)//(j 31211...ωωωωo o oZ Z Z f UU F-+=+==。
由此可得RC 串并联选频网络的幅频特性与相频特性别离是22.)//(31ωωωωO O F-+=3)//(arctanωωωωϕO O F --=图形如图6-1,6-2.当f=R 0,即ω=R 0,|R R |=13|R R |,R R =0R 。
当ω=R 0时,即f=R 0时,R =13,因此R =R R =3,只要为RC 串并联选频网络配一个电压放大倍数等于3的放大电路就能够够组成正弦波振荡电路。
考虑到起振条件,所选放大电路的电压放大倍数应该略大于3。
依照起振条件和幅值平稳条件,R R =R R R R =1+RR2R R1≥3,即R R 2≥2R R 1。
一样R R 2取值略大于2R R 1。
依照上述原理,能够用Multisim搭建出如图1的电路:图1(3) 在R R 2回路串联两个并联的二极管和电阻R R 3,利用电流增大时二极管动态电阻减C 2R 2R 1C 1R R+- + -R R图6-1 RC 串并联选频网络1 ω/ωOF图6-2 RC 串并联选频网络的频率1/31 ω/ωOφF900-900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,从而使输出电压稳固。
文氏桥振荡器的振荡原理
文氏桥振荡器是一种基于运算放大器的反馈型振荡器,由德国电子工程师Karl Küpfmüller于1938年发明。
它采用了电荷耦合反馈技术,能够产生稳定的正弦波振荡信号。
文氏桥振荡器的振荡原理主要涉及运算放大器、反馈网络和频率稳定电路。
文氏桥振荡器的核心是运算放大器,它扮演着反馈网络和放大信号的角色。
运算放大器具有高增益、低输入阻抗和高输入阻抗的特点,能够将输入信号放大到足够的幅值以启动振荡。
文氏桥振荡器通过反馈网络将一部分输出信号送回到输入端,形成自激振荡的闭环系统。
反馈网络由电容和电阻构成,起到频率选择和振荡幅度控制的作用。
当反馈网络满足一定的条件时,就可以实现振荡。
具体来说,反馈网络中的电容和电阻的值会决定振荡的频率,并通过电阻进行幅度控制。
为了使振荡器产生稳定的正弦波振荡信号,文氏桥振荡器还引入了频率稳定电路,主要由电感、电容和晶体管组成。
频率稳定电路能够补偿运算放大器的增益随频率变化而引起的变化,从而保持振荡频率的稳定性。
当振荡器运行时,初始的微小噪声在经过放大和反馈之后逐渐增大,最终达到一定的振荡幅度。
同时,振荡器会不断产生正弦波信号,并输出到外部电路中使用。
总结来说,文氏桥振荡器的振荡原理依赖于运算放大器、反馈网络和频率稳定电路的相互作用。
通过适当的反馈和稳定电路设计,振荡器能够产生稳定的正弦波振荡信号。
这种振荡器在电子设备中广泛应用,例如在无线电收发器、音频设备和通信系统中的本振源等。
3.20文氏桥振荡电路的设计与测试
一、实验目的
1 掌握文氏桥震荡电路的设计原理。
2 掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法。
二、设计要求
使电路输出从无到有,从正弦波到失真。
定量绘出波形,研究RC参数对振荡
频率的影响。
三、电路原理图
四、电路原理
如上图所示为RC文氏桥振荡电路。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路,并起选频作用,R1、R2、Rw及二极管等元件构成负反馈和稳幅条件。
调解Rw
可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1和D2要求特性匹配,以确
保输出波形正、负半周期对称。
R3的接入是为了消弱二极管的影响,改善波形失真。
电路的振荡频率:f=1/2πRC 起振的幅值条件:Af=1+Rf/R1>=3 。
调整Rw,使得电路起振,且失真最小。
改变选频网络的参数C或R,即可调解振荡频率。
五、实验内容
1.文氏桥振荡器的实现
电路图:
此时未起振
调节R4,至R4=1K×17%=170欧时,电路开始振荡,电路其他参数不发生改变。
当R4=770欧时,如图,输出没有明显失真。
当R4=790欧时,如图,输出开始出现失真,此时振幅为10 V.
负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响的分析:
由起振的幅值条件:Af=1+Rf/R1 >=3 和实验结果可知
(1)当负反馈较弱即R4较小时,Af<3,不能起振;
(2)当负反馈较强即R4较大时,由于直流源电压和运放的限制,负反馈越强,失真越严重。
2.研究RC参数对振荡频率的的影响
(1)R=1000欧,C=1uF时,如图,周期T=548.630-542.228=6.402 ms,所以频率 f1=1/T= 156.2 Hz
(2)R=1000欧,C=10uF时,如图,周期T=835.272-771.636=63.64 ms,所以频率 f2=1/T= 15.7 Hz
(3)R=100欧,C=1uF 时 ,如图,周期T=56.293-55.638=0.655 ms ,所以 频
率 f3=1/T= 1526.7 Hz
(4)R=10千欧,C=1uF 时 ,如图,周期T=776.474-713.216=63.26 ms ,所以
频率 f4=1/T= 15.81 Hz
从实验结果可以总结出,当R 或C 增大时,f 会减小;同理,当R 或C 减
小时,f 会增大。
这与振荡频率的计算公式 fo= 1
2πRC
相符。
3.稳幅作用分析
断开D1、D2,R=1千欧,C=1uF ,此时由下图可知,最大不失真波形对
应的R4=520欧,比有二极管时的相应R4小。
可见,二极管对此电路有稳幅作用,有缓解输出电压失真的作用。