KHZ桥式正弦波振荡器电路的设计与制作

目录

摘要 (1)

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 (2)

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、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 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。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

图2正弦波发生器的选频网络

图3 Rc 选频网络

RC 选频网络的传输函数为：

令：R R R ==21 C C C ==21

RC 串并联选频网络具有选频作用，它的频率响应特性由明显的峰值。

反馈网络的反馈系数为：

)(31131

)111(11

002211220ωωωωωωωωω-+=++=⨯+++

⨯+===+j RC j RC j I c j R jC j R I

c j R V V V F F S &&&&&&

当0ωω=(谐振频率)=C R 1时,)0(31f =Φ=νF

幅频特性曲线

如图4

由上式：

0ωω=时:31)(0=ωV F (最大)

0ωω<时：当0→ω，0)(→ωV F

0ωω>时：当∞→ω，0)(→ωV F

上图可见,当0ωω=时,U F 达到最大值并等于31,相位移f Φ为00,输出电压与输入电压同相,对于该频率,所取的输出电压即•

f U 幅度是最大的,所以RC 串并联网络具有选频作用.

相频特性曲线

① 0ωω<时（ω减小）

11R c >>X ,1C 与1R 串联1c X →

22R c >>X ,2C 与2R 并联1R →

则：v o 超前v s 相位φ(0→ω时,)2π+→Φ

② 0ωω>时(ω增大)

11R c <

22R c <

则：v o 滞后v o 相位-φ(∞→ω时,2πφ-→)

③0ωω=时，v o 与v o 同相

2.1.2放大电路

图4 放大电路部分

2.1.3正反馈网络

图5 正反馈部分

2.2产生正弦波振荡的条件

2.2.1.在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能取代输入信号，而若要如此，电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。

2.2.2.正弦波振荡的平衡条件为:1 F A 写成模与相角的形式为使输出量在合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程。

2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤

2.3.1.观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络三部分。

2.3.2.判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能输入、输出和放大。

2.3.3利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦振荡的相位条件。

2.3.4判断电路是否满足正弦振荡波的幅值条件，即是否满足起振条件。3．系统仿真

图6系统输出的正弦波波形

图7系统电路图仿真

4．结论

这次的课程设计历时两个星期左右，通过这两个星期的学习和努力，设计也基本上完成了。在这两个两个星期的学习过程中，我发现了自身的很多不足，自己知识上存在很多的漏洞，看到了自己在知识合理综合运用能力方面还是比较缺乏。虽然知道这份设计其中必定依然存在许许多多的错误和毛病，但在完成的时候始终还是会有那么一点点的欣慰，因为真正的用心做了，努力的付出过。最后做的或许还是很差强人意，希望老师可以原谅，以后我一定会更加努力的！

在将近两个多星期的时间里，我真正的体会到了学习的乐趣：翻阅资料，复习以前学过的相关学科知识，奔波于图书管和自习室，上网查找相关资料……为了完成这次课程设计确实很辛苦，但苦中有乐，当翻了好多资料终于找到RC文氏电桥正弦波振荡电路的资料时，心中不免一阵兴奋，开心不已。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。只有劳动才能让我们感到充实。虽然这只是一次简单的课程设计，但平心而论，也耗费了不少的时间和心血，这就让我不得不佩服那些搞电子电路设计前辈们，他们为我们做出了多么大的贡献，奉献了多少时间和心血啊！

这次的课程设计让我认识到自己在学习上的不足，如以前学过的电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子基础，还有电子电工实习上所学到的东西在这