RC串并联选频网络频率特性的仿真测试

RC正弦波振荡电路

概念：

采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC正弦波振荡电路；它试用于低频振荡，产生1MHZ以下的低频信号。

电路原理图：

电路由放大电路和选频网络组成。放大电路是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。选频网络由电阻电容串并联组成，同时兼作正反馈网络。

电路元件参数：

电阻４个（10Ｋ欧2个、4.95K欧、10K欧各一个）、电容２个10ｎＦ、LM358集成块一个、直流电源+12V、-12V。

RC串并联选频网络

RC串并联选频网络如下图（a）所示，它在正弦波振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以其输入电压为 ，输出电压为

。

当信号频率足够低时， ，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量如图(b)所示。 超前 ，当频率趋于零时，相位超前趋近于+900，且 趋近于零。

当信号频率足够高时， ，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量如图（c）所示。 滞后 ，当频率趋近于无穷大时，相位滞后趋近于-900，且 趋近于零。

当信号频率从零逐渐变化到无穷大时， 的相位将从+900逐渐变化到-900。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0，当f=f0时， = 同相。通过计算可求出RC串并联选频网络的频率特性，如下图所示，其谐振频率 。

RC桥式正弦波振荡电路：

因为正弦波振荡器的起振条件是 ，从幅频特性曲线可得，当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。

从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路；但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。因此，通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路。

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. . word.zl RC、RL及RLC串联电路幅频和相频特性的研究

【摘要】

本文主要研究RC，RL和RLC串联电路在不同频率的信号下的响应，在双踪示波器上同时观察电阻和电感〔或电容〕上输出电压幅度和相位差的变化，定量研究了RLC串联电路的幅频特性和相频特性。同时发现在实际的实验操作中，电阻，电容以及电感的参数的选择对本实验有很大的影响，掌握了幅频特性和相频特性的测量方法，使理论知识和实验容有机的结合起来。

【关键词】串联电路；RLC电路；相频特性；幅频特性

1引言

RC、RL和RLC串联电路是大学物理实验的设计性实验之一，在交流电路中，幅频特性和相频特性是RC、RL和RLC串联电路的重要性质，并在电子电路中被广泛应用。本文对实验方法进展改良，采用幅频和相频特性的测量方法，观察各种参数变化，进一步了解各种参数对幅频特性和相频特性的影响。

2实验设计原理

在RC，RL ，RLC 串联电路中， 假设加在电路两端的正弦交流信号保持不变，那么当电路中的电流和电压变化到达稳定状态时，电流〔或者某元件两端的电压〕与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称位相频特性。

2.1 RC串联电路

电路如图1所示。令ω表示电源的圆频率，U，I，RU,CU分别表示电源电压，电路中的电流，电阻R上的电压和电容C上的有效值。表示电路电流I和电源电压U间的相位差，那么：

RC总阻抗为：CjRZ1~ 〔1〕

其中Z~的模为：221|~|CRZZ

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1 实验一 R－C选频网络的研究

一、实验目的

用实验方法研究R－C选频网络的特性。

二、实验说明

1、R－C选频网络如图10－1所示，有：

)1(112211221CRCRjCCRRUUio••

式中为电源角频率。当2121CCRRUi、、、、•为定值时，使•oU最大，则需满足：

011221CRCR

即：21211CCRR 或

212121CCRRf

此时，•oU和•iU相位相同。

2、当CCCRRR2121，，电源频率RCf21时，则有：

（1）、•oU为最大且••ioUU31

（2）、•oU和•iU相位相同。

此选频网络又称为文氏电桥，常用于电子线路中产生频率为RCf21的正弦波。

＋

•iU

－ ＋

•oU

－ C1

R1

C2 R2

图1－1 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 三、实验内容

1、 按图10－1接线。选取FCC2.021，kRR121，Ui＝2V。

2、 示波器置于X－Y工作方式，调节电源频率f，使示波器荧光屏上出现一条斜直线，记下此时的0f。

3、 将示波器显示方式开关置于Y2，调节电源频率，观察Uo随f变化的波形，看是否0ff时，Uo最大。

4、 将示波器置于交替方式，Y1，Y2增益旋至相同位置。同时观察Uo和Ui的波形，看当0ff时是否有Ui = 3Uo关系。

5、 保持Ui、C值不变，改变R值，重复1－4的内容。

四、注意事项

实验时，电源电压幅值保持恒定。

五、仪器设备

正弦信号发生器一台；示波器一台；万用表一只；实验箱一个。

六、思考题

1、 当R、C和Ui固定不变时，有几种方法可确定Uo为最大？

2、 在文氏电桥中，若选取C＝，R=1300Ω时，0f又为多大？

3、 在R，C参数固定下，当0ff时，为什么Uo与Ui会是同相位？

模拟电子技术---RC正弦波振荡器实验报告

一、实验室名称

第一实训楼216

二、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

三、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。

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 RC21fOπ

起振条件 |A|＞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。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。

实验电路构成

①RC 串并联选频网络

②电压串联负反馈放大电路由带星号的电位器*w R 和电阻F R 构成的支路，将输出端信号引到1T 的射极，与1T 的射极电阻（1.2K ）组成电压串联负反馈，从而引入两级间的电压串联负反馈。图12－2 RC 串并联选频网络 图12－4 RC串并联选频网络振荡器

图12－2 RC串并联网络振荡器原理图

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。

四、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

五、实验内容

1、 RC串并联选频网络振荡器

(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。