电子技术实验
实验报告
实验名称：实验九集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：班号：
实验者姓名：学号：
实验日期：年月日
实验报告完成日期：年月日
指导教师意见：
一、实验目的
1. 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；
2. 了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理。
二、实验原理
1. 产生自激振荡的条件：
当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成。其框图如图1所示。振荡器产生自激振荡必须满足两个基本条件：
（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即
VF = Vi 或 |AF| = 1
（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号同相位，其相位差应为：
πϕϕϕn F A 2±=+=（n = 0、1、2……）
2. RC 串-并联网络的选频特性：
RC 串-并联网络如图2(a)所示，其电压传输系数为：
2
()1122
F +=12R1211(1)(21)122R2112R VF jwR c R c VO R j wc R jwc jwR c c wc R ++==
+++++-（）
当R1= R2= R ， C1= C2= C 时，则上式为：
1
()1
3()F j wRc wRc +=
+-
若令上式虚部为零,即得到谐振频率fo 为：1
=
2RC o f π
当f = fo 时，传输系数最大，相移为0，即：F max =1/3，0=F ϕ
传输系数F 的幅频特性相频特性如图2(b)(c)所示。由此可见，RC 串—并联网络具有选频特性。对频率f o 而言，为了满足政府平衡条件| AF | = 1，要求放大器| A | = 3。为满足相位平衡条件：πϕϕn F A 2=+，要求放大器为同相放大。
3. 自动稳幅：
由运算放大器组成的RC 文氏电桥振荡器原理图如图3所示，负反馈系数为：
()1
(-)1F =
F F V R Vo R R -=+
在深度负反馈情况下：
1()1111F F F R R R A F R R -+=
==+
因此，改变R F 或者R1就可以改变放大器的
电压增益。
由振荡器起振条件，要求| AF (+)| > 1，当起振后，输出电压幅度将迅速增大，以至进入放大器的非线性区，造成输出波形产生平顶削波失真现象。为了能够获得良好的正弦波，要求放大器的增益能自动调节，以便在起振时，有| AF (+)| > 1；起振后，有| AF (+)| = 1，达到振幅平衡条件。由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数
V F(-)决定。因此，若能自动改变R F 和R 1的比值，就能自动稳定输出幅度，使波形不失真。
三、实验仪器
1、示波器
1台 2、函数信号发生器 1台 3、直流稳压电源 1台 4、数字万用表 1台 5、多功能电路实验箱 1台 6、交流毫伏表
1台
四、实验内容
1、电路分析及参数计算：
分析图6电路中，运算放大器和RF1，RF2及Rw 构成同相放大器，调整Rw 即可调整放大器的增益；RC 串——并联网络构成选频网络；选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运算放大器的同相端，构成正反馈，D1,D2为稳伏二极管。
在不接稳伏二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为：
3
22
)(31)(R R R V V F O
F +⋅
==
++ 而反馈系数为：w
F F w
R R R R F ++=
-21)(
（1）为保证电路能稳定振荡，则要求：F(+)=F(-),由此，根据电路参数，计算Rw的理论值；
Rw=0.628kΩ
（2）同相放大器的电压增益AVF= 33.11；
（3）电路的振荡频率fo= 1.6076KHz；
2、振荡器参数测试：
（1）按图6搭接电路，（D1、D2不接，K拨向1）经检查无误后，接通+12V电源。
（2）调节Rw，用示波器观察输出波形，在输出为最佳正弦波，测量输出电压V p-p。
V p-p=20.3V
（3）测量Rw值；
Rw=596.1Ω
（4）用李萨茹波形测量振荡频率；
李萨茹波形测量信号频率方法：将示波器CH1接振荡器输出，CH2接信号发生器正弦波输出，令示波器工作在“外扫描X-Y”方式；当调节信号发生器频率时，若信号发生器频率与振荡器频率相同时，示波器将出现一椭圆；通过此方法可测量未知信号频率。
f = 1.5818700kHz
3、振幅平衡条件的验证：
在振荡器电路中，调节R w，使输出波形为正弦波时，保持Rw不变，将开关K拨向2位置，则，即输入正弦信号（频率为振荡频率，峰-峰值V ip-p=100mV）则电路变为同相放大器，用毫伏表测量V i、V o、V A、V F，填入表1；
将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节R w，使输出波形略微失真，再将开关拨向位置2，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量V i、V o、V A、V F，填入表1；
将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节R w，使输出波形停振，再将开关拨向2位置，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量V i、V o、V A、V F，填入表1；
表1 振幅平衡条件验证
工作状态
测量值测量计算值
V ip-p(mV) V o(V) V A(V) V F(V)A=V o/V i F(+)=V F/V O AF(+)
良好正弦波100 1.2255 0.3986 0.035734.3 0.0291 1.00 略微失真100 1.2826 0.417 0.037436.3 0.0292 1.06 停振100 1.1826 0.3846 0.034633.4 0.0293 0.98 良好正弦波
时理论值
100 1.168 0.0389 0.035433.0 0.0303 1.00 五、误差分析
