稳幅文氏电桥正弦波发生器解析

1. RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）如图电路主要由两部分组成：（1）正反馈环节：由RC 串、并联电路构成，同时起相位起振作用和选频作用。

（2）负反馈和稳幅环节：由R 3、R 5、R P =R 4及二极管等元件构成，其中R 3、R 5、R P 主要作用是引入负反馈，调节电位器可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形；稳幅环节是利用两个反向并联二极管VD 1、VD 2正向电阻的非线性特性来实现的，二极管要求采用温度稳定性好且特性匹配的硅管，以保证输出正、负半周波形对称；R 3的作用是削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的谐振频率：f o =RC π21起振的振幅条件：21≥R R f（其中R f = R P +（R 5// r D ），r D 为二极管正向导通电阻）2. 实验步骤和测量数据（1）调节R P ，使电路起振且波形失真最小。

如果不能起振，说明负反馈太强，应适当调大R P ；如果波形失真严重，应适当调小R P 。

观察起振过程，从正弦波的建立到出现失真。

记录数据并分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。

（2）调节电位器R P ，使输出电压u o 幅度最大且不失真，用万用表交流电压档分别测量输出电压U o m 、反馈电压U+和U —，分析振荡的幅度条件。

（3）改变选频网络的参数C 或R 可调整电路的振荡频率，频率粗调通过改变电容C 进行量程切换，而量程内频率细调通过改变电阻R 来实现。

1. 占空比可调方波发生器电路主要由滞回比较器和RC 积分电路组成。

分析时注意电路的连接方式。

电路的谐振频率： f o =）（211321ln )2(1R R C R R P ++方波的输出振幅：U o m =±U Z2. 实验步骤和测量数据（1）调节电位器R 5至中心位置，用双踪示波器同时观察并描绘方波u o 及三角波u c 波形，测量其幅度和频率并记录。

（2）改变电位器R 5动点位置，观察u o 、u c 幅度及频率变化情况，把动点调至最上端和最下端，测出频率范围并记录。

实验七 文氏桥正弦振荡器一、 实验目的1．掌握振荡条件和稳幅措施。

2．研究文氏桥网络的选频特性和传输特性。

3. 学习文氏桥振荡器的调试与测试技术。

二、 实验原理1. 振荡器的振荡条件振荡过程是一个正反馈过程，振荡常常是一个微扰引起的，如果这个微扰经过反馈，弱于原输入的讯号，循环一次减弱一次，直至消亡，即为负反馈或环增益小于1, 无法起振。

如果经过反馈后的信号强于原来的输入讯号，循环一次增强一次，振幅越来越大，直至晶体管的非线性或外部稳幅系统限制了它的振幅为止。

我们把这个放大与反馈的过程表达为∙∙FA ，即称为环路增益，简称环增益。

电压放大倍数∙A 与反馈系数∙F都是复数：AFj j eA A eF F φφ∙∙∙∙==7-1∙∙F A =)(F A j eF A φφ+∙∙7-2令AA =∙， F F =∙，因此起振条件有两个：振幅条件： 1>AF (6-3) 相位条件：2 n=0,1,2A F n φφπ+= (6-4)起振以后，振幅逐渐增大，但由于晶体管的非线性或稳幅系统起控，A 逐渐变小，达到一个平衡状态，此时1=AF ，所以振荡器的振幅平衡条件为：1=AF(6-5)A 与F 都是频率的函数，在某个频率上，这两个条件都满足了，这个频率便是振荡器的振荡频率。

2. 文氏桥正弦振荡器文氏桥振荡器是低频振荡器中最常见的一种电路。

它使用的元件只需电阻、电容，而不需要难于制作的电感元件，且波形比较好，故得到广泛应用。

文氏桥原是电学中的交流电桥，用来测量电容的容量，以及交流电频率的电桥。

原名是维恩电桥（Wien Bridge ），我国简称为文氏桥。

这个电桥的电路如图7-1（a ）所示图7-1 文氏电桥如果电桥的R 1＝R 2＝R ，C 1＝C 2＝C ，R 4＝2R 3，那么从A 、C 两端输入一个频率为：12f R Cπ=的正弦波电压，B 、D 两端的电压便为零。

我们可以将这个桥路分解为图7-1（b ）与7-1（c ）两个网络。

一、设计目的及要求：1.1、设计目的：（1）.掌握波形产生电路的设计、组装和调试的方法；（2）.熟悉集成电路：集成运算放大器LM324，并掌握其工作原理。

1.2、设计要求： （1）设计波形产生电路。

（2）信号频率范围：100Hz ——1000Hz 。

（3）信号波形：正弦波。

二、实验方案：方案一：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网络是振荡电路的最主要部分。

但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。

如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。

反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。

为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。

选频网络由R 、C 和L 、C 等电抗性元件组成。

正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。

正弦波发生电路的组成：放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路。

产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。

只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够的附加相移，从而使负反馈变成了正反馈。

在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信号，无所谓附加相移。

(a)负反馈放大电路 (b)正反馈振荡电路图1 振荡器的方框图比较图1(a) 和 (b)就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。

由于振荡电路的输入信号i X =0，所以i X =fX 。

由于正、负号的改变，正反馈的放大倍数为：F AA A -=1f，式中A 是放大电路的放大倍数，.F 是反馈网络的放大倍数。

振荡条件：1..=F A幅度平衡条件：|..F A |=1相位平衡条件：ϕAF = ϕA +ϕF = ±2n π振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求1|..|>F A 这称为起振条件。

1KHZ正弦波产生电路(文氏电桥振荡器)电路原理：TR1 结型场效应管在这里充当压控可变电阻，它与R3、R4一起构成文氏振荡器的负反馈回路，TR1的电阻越大，负反馈越强。

D2、D3、R8、R9、R10与IC（2/2）对输出振荡电压进行全波整流，在IC的1脚产生负的整流输出电压，经过D1与R7、C4滤波后获得一个负的直流电压，该电压与振荡输出的幅值差不多相等。

这个负电压加在TR1的G极，控制着TR1的D-S极之间的电阻值。

振荡输出幅度增大，TR1的G极电压就越负，TR1的D-S极间阻值变大，负反馈增强，使得振荡幅度减小。

通过以上的自动调节，使振荡幅度保持稳定，避免放大器进入非线性区域，从而获得良好的正弦波形。

文氏振荡器常见的一种稳幅措施是在负反馈回路中加入二极管（见下图）：目的也是在输出幅度增大时使负反馈增强，但由于二极管的非线性，会使输出波形发生少许畸变。

而提供的这个电路的负反馈回路中不含有非线性元件，因而能获得高质量的正弦波形。

正弦波产生电路作者：佚名来源：爱华发布时间：2008-5-23 9:44:39 [收藏] [评论]一：产生正弦振荡的条件正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般是在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。

正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。

其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。

因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路四个部分。

我们在分析正弦振荡电路时，先要判断电路是否振荡。

方法是：（重点）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡；放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适；是否满足幅度条件，检验，若：(1)则不可能振荡；(2)振荡，但输出波形明显失真；(3)产生振荡。

*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 发布的交互式SPICE 仿真和电路分析的软件。

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。

文氏电桥音频信号发生器音频信号发生器电子爱好者在测试音频放大器和滤波器电路性能时,往往需要高质量的正弦波信号源,文氏电桥振荡器就是一种合适的正弦波信号源,它的放大倍数必须精确地固定为3.如果放大倍数小于3.将会导致停振:如果放大倍数大于3,就会产生波形失真.文氏电桥音频信号发生器由文氏电桥,负反馈电路,放大电路,衰减电路,输出缓冲电路和电源电路组成.电路原理如附图所示.文氏电桥运算放大器ICla是振荡器的主要器件.Rl,vR1a和cl～c4组成并联移相网络,R4,YRtb和C5~C8组成串酰移相网络,在某特定频率下,串并联网络形成正反馈,连同ICla组成振荡电路.为保证振荡频率准确,CI～c8应选用误差小于5%的精密电容,VRIa,VR2a为双联电位器,该振荡电路的频率调节范围为5Hz~5OkHz负反馈电路R2,R3,R5和TRI的导通电阻构成反馈系数可变的负反馈支路,虽然降低了放大倍数,却提高了振荡电路的稳定性,当场效应菅TRl完全截止时,由反馈电阻R2,R3设定的ICla电压增益是247;当TRI饱和导通时,电阻R3与电阻R5并联,ICla电压增益增大到3.47.当该管的导通电阻困栅压变化时,可以认为TR1是一只可变电阻.在恰当的栅压条件下,将得到放大倍数正好是3.围绕IClc设计的电路控制场欢应管的栅压.ICIa输出的止弦波信号经二极管Dl整流.产生的直流电压对电容器c9充电. IClc第@脚的负电压通过Ic1c放大,送至TRI的栅极g.放大电路文氏电桥正弦波发生器产生的音频信号经rcla第@脚送至[Clb第@脚,经放大后在其第@脚输出峰峰值为18V 的正弦信号.衰减电路IClb放大后的正弦信号送至由开关s2和电阻RI2,RI3,R14,电位器VR2组成的衰减器,衰减率分别为1,10,100,VR2为细调电位器.缓冲输出电路ICld将衰减后的信号缓冲输出,通过无极性隔直电容CIO馈至发生器的输出端.电源电路由电源变压器输出的交流12V电压经D2~D5桥式整流后,经电容cll,C12滤波后输出正,负双电源为电路供电:凌铃编译自英~]{EverydayPracticalElectronics}一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一{本期知识讲座答案:石英晶体振荡电路有两种:9(1)并联晶体振荡器,振荡频率为fp,晶体阻抗为∞:!(2)串联晶体振荡器,振荡频率为fs,晶体阻抗为00.:.-Ll/,{ZD沁■.,/广-_I卜,'I.:.,门.,—v,—^,_I一-d—IIIIIL{卜I广.v篇,IN.4140.^鼍s_-.hB1l,l--i_.一一lI量程一砖～TR1+占喜'-rlI-∞-■5—2O夏忠泽需大量s岫蓝色发光二极管.E—腑iI: 求购?xazz..00?.家庭,it子。

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。

《文氏振荡电路产生正弦波》心得笔记总结：该电路是由“同向比例运算电路”演变而来，在运放的输出接RC串并联选频网络作为反馈回路接到运放的输入端（同向端）；由于电路自身的自激将产生微量的电信号，其中含有各种频率成分分量，但幅值较小，自激信号经过输出正反馈（经过计算RC串并联反馈在预选频率w。

上反馈比例为1/3）到运放的同向端作为输入进行放大，当同向比例放大电路设置放大倍数大于三倍时，整个电路将达到起振的条件；而其他频率成分分量由于不满足反馈回来的信号和输出端相位相同，这些频率成分分量将不能跟随W。

一起被放大输出，继续保持原来微小的幅值或将随着衰减而消失。

如此便实现了匹配相应的R 、C，选择出想要的频率分量进行放大，获得期望的频率的放大了的信号。

调节该同向比例放大电路的负反馈系数，增大同向比例放大电路的放大倍数，可以增大所选择输出的信号的幅值。

问题及分析:1. 整个文氏电桥电路产生的正弦信号是来自哪里？答：电路中获得的正弦信号是源于电路通电瞬间产生的微小自激信号，该自激信号中含有各种频率分量；整个电路的RC串并联正反馈部分将所要的频率分量从系统电路的输出端选择出来接入同向比例放大电路的输入端进行放大后、稳幅得到想要的正弦波形。

2.起振的幅值条件R f/R1>=2；相位平衡条件：ϕA+ϕF=2nπ分别代表什么意思？答：起振的幅值条件R f/R1>=2;其中同乡比例放大电路的A u表示电路的放大倍数，F表示由输出反馈到同向端作为输入信号的反馈系数，通过此正反馈将输出端的F倍Uo反馈回来作为输入信号通过同乡比例放大电路进行A u放大；同向比例放大倍数对输入信号进行放大，RC串并联正反馈电路对输入信号进行缩小（|F|<1）,只有当满足∣A u F∣ >= 1时，电路中的自激微小信号才能被选频网络选出并不断的放大，最终通过稳幅电路达到振幅平衡；其中要使∣A u F∣>= 1，则要求R f/R1>=2(满足相位平衡时，选择出角频率为W。

*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 发布的交互式SPICE 仿真和电路分析的软件。

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。

实验五：R C文氏电桥振荡器RC文氏电桥振荡器一、实验目的(1)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、实验原理文氏电桥振荡器是一种较好的正弦波产生电路，适用于产生频率小于1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。

因为没有输入信号，为了产生正弦波，必须在电路里加入正反馈。

下图是用运算放大器组成的电路，图中R3,R4构成负反馈支路，R1，R2，C1，C2的串并联选频网络构成正反馈支路并兼作选频网络，二极管构成稳幅电路。

调节电位器Rp可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。

二极管D1，D2要求温度稳定性好且特性匹配，这样才能保证输出波形正负半周对称，同时接入R4以消除二极管的非线性影响。

若R1=R2，C1=C2，则振荡频率为f0=1/2πRC，正反馈的电压与输出电压同相位，且正反馈系数为1/3。

为满足电路的起振条件放大器的电压放大倍数AV > 3，其中AV = 1+R5/ =Rp+R4。

由此可得出当R5 >2R3时，可满足电路的自激振荡的振幅起振条件。

在实际应用中R5应略大于R3，这样既可以满足起振条件，又不会因其过大而引起波形严重失真。

此外，为了输出单一的正弦波，还必须进行选频。

由于振荡频率为f0=1/2πRC，故在电路中可变换电容来进行振荡频率的粗调，可用电位器代替R1，R2来进行频率的细调。

电路起振后，由于元件参数的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。

反之，如果增益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。

图中两个二极管主要是利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度。

三、实验内容（1）计算机仿真部分仿真电路如图所示启动仿真按钮，通过调节电位器使输出为不失真的正弦波（如下图所示）。

此时Vf=1.987V，Vo=5.964V，f=1.572KHZ正弦波振荡器仿真数据测试记录Vf Vo 临界频率C1=C2=0.01uF 1.987V 5.964V 1.572KHZ计算得到的数据fo=1/2piRC=1.592KHZ（c=0.01uF时）与仿真得到的数据基本一致，证明本次仿真是十分成功的【得到输出波形图如下】（2）实验室操作部分调整示波器到有正弦输出正弦波振荡器实验数据测试记录Vf Vo 临界频率C1=C2=0.01uF 4.69V 16.22V 1.60KHZ四、问题及原因分析试验中我组始终得不到实验想要的正弦波形的情况（包括波形跳动明显等），经分析后我们得出的结论为集成块损坏的情况，更换后即得出正确的正弦波形。

模拟电子技术综合实验
实验四 波形发生器
实验目的
设计一个电路能够产生正弦波，方波 及三角波。
实验原理图
文氏桥正弦波 发生器 (1KHz)
比较器
积分器
正弦波
方波
三角波
波形发生器原理
实验原理图
正弦波产生电路
D1 D2 D5 D3 D4 R5 20K
R4 10K +10V R1 10K
2 6 3 Vo
4
-10V
7
R2 10K
C1 0.01uF
R3 10K
C2 0.01uF
实验原理图
方波产生电路
将运算放大器连接成比较器的形式，将文氏桥电 路产生的正弦波信号与零电平进行比较，比较器的输 出信号为方波，其频率与输入的正弦波的频率一致。
V CC 1 0 V R1 10 K u1 V+ V4
2 V s in 3
2 V s in
.
6 u a7 4 1
3
68 0pf V CC 1 0 V
V CC -1 0 V
2 3 V+ V4
7
u2 6 u a7 4 1 V tri
实验内容
（ 1 ）设计一个正弦波产生电路，要求其频率为 1KHz ，调整元件值使输出正弦波的峰峰值大于 1V，但要小于10V，记录其频率及峰峰值。 （2）设计一个方波产生电路，记录输出方波的频 率及峰峰值。
7
6 u a7 4 1
V sq
V CC -1 0 V
实验原理图
三角波产生电路 利用运算放大器构成积分电路，将输入的方波转 换为三角波，其频率与输入的方波的频率一致。
V CC 1 0 V R5 10 K u1 V+ V4 7

文氏桥rc正弦波产生电路设计搭建的电路以文氏桥RC正弦波产生电路设计搭建的电路为标题文氏桥（Wien Bridge）是一种常用的RC正弦波产生电路，它能够产生稳定而纯净的正弦波信号。

本文将介绍文氏桥RC正弦波产生电路的设计搭建过程。

一、电路原理介绍文氏桥RC正弦波产生电路的基本原理是利用RC网络对输入的方波进行滤波，使其逐渐接近正弦波。

文氏桥电路由一个反馈网络和一个比较网络组成。

反馈网络由两个电阻R1和R2以及一个电容C1组成，比较网络由一个电阻R3和一个电容C2组成。

其中，电阻R1和R2构成一个电压分压网络，电容C1和C2构成一个相移网络。

二、电路设计步骤1. 确定频率范围：首先需要确定所需产生正弦波信号的频率范围。

根据频率范围的确定，选择合适的电容和电阻数值。

2. 选择电容和电阻数值：根据所选择的频率范围，可以利用公式f=1/(2πR C)计算所需电容和电阻的数值。

其中，f为所需频率，R 为电阻，C为电容。

3. 搭建电路：根据电路原理和所选择的电容和电阻数值，搭建文氏桥RC正弦波产生电路。

将电容和电阻按照电路图连接起来，注意连接的正确性和稳固性。

4. 调节电路：连接好电路后，可以通过调节电阻的数值来调整输出的正弦波频率。

通过示波器等测试仪器观察输出波形，并根据需要进行微调。

5. 优化电路：在实际搭建过程中，可能出现一些问题，如输出波形失真、频率不稳定等。

这时可以根据具体情况对电路进行优化，如增加补偿电路、调整电容和电阻数值等。

三、电路搭建注意事项1. 选择合适的元器件：选择质量可靠的电容和电阻，以保证电路的稳定性和长期可靠运行。

2. 保持电路清洁：搭建电路时，要确保电路板和元器件的清洁，避免灰尘和杂质的影响。

3. 避免干扰：将电路放置在较为稳定的环境中，避免外部干扰对电路产生影响。

4. 注意接线：在连接电路时，要注意接线的正确性和稳固性，避免松动接触不良。

四、电路应用领域文氏桥RC正弦波产生电路广泛应用于科研实验、仪器仪表、音频处理等领域。

R1
D2
uO↑→ uD↑→rD↓→R1 //rD↓→A↓A=3
8.1 正弦波信号发生器
电路特点：
(a) 在一个振荡周期内，二极 管的正向电阻rD随输出电压的 瞬时值不断变化，所以从一个 振荡周期中的每一瞬间来看， 电路并不满足振幅平衡条件， 因而这种电路的波形总有一定 程度的失真。
R
C RC
+
A
–
8.1 正弦波信号发生器
4) 稳幅措施
为了使文氏电桥振荡电路满足起振条件， 必须要求A≥3，即R1 ≥ 2R2。这在运放的线 性区内电路是不可能满足的，只有当运放 进入非线性区后，电路才能满足，但输出 电压信号产生了非线性失真。
R C
RC
R1 +A
U·o
–
R2
为了减小非线性失真，只能使电路放大倍数A尽可能接近3。但是，这将使振 荡电路起振条件的裕度很小，当电路工作条件稍有变化时就有可能不起振。
如果放大电路的负反馈网络采用非线性元件，在输出信号较小时确保A足够 大使电路容易起振；并且随着输出信号逐渐增大A能逐渐变小，并能在运放
进入非线性以前使电路满足幅度平衡条件，就可以得到既稳定而又不失真的 正弦波输出信号。
8.1 正弦波信号发生器
a. 利用二极管稳幅 稳幅机理：
R
C RC
+
A
–
RW
•
Uo D1
(c) 普通集成运放的带宽较窄，由集成运放组成的RC正弦波 振荡电路的振荡频率一般不超过1MHz。
RW
(b)二极管稳幅电路简单、经济，适用于要求不高的场合。
•
Uo D1
R1 D2
8.1 正弦波信号发生器
b. 利用非线性热敏电阻稳幅

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R3和R4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 4V 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 fCπ=+。

展开后可以得到()()o p 00V 1V 3//B jf j f f f f ==+-上式中01/2f fCπ=。

信号经过整个环路的总增益是()T jf AB=或者表示为()()34001/3//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。

文氏电桥正弦波振荡电路1[精品] 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。