RC文氏電橋振蕩電路.docVIP

RC文氏電橋振蕩器的電路如圖1所示，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，由運(yùn)算放大器、R3和R4負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成放大電路。C1R1和C2R2支路是正反饋網(wǎng)絡(luò)，R3R4支路是負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。C1R1、C2R2、R3、R4正好構(gòu)成一個(gè)橋路，稱為文氏橋。圖1 RC文氏電橋振蕩器RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖2所示。RC串聯(lián)臂的阻抗用Z1表示，RC并聯(lián)臂的阻抗用Z2表示。圖2 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為式（1）當(dāng)輸入端的電壓和電流同相時(shí)，電路產(chǎn)生諧振，也就是式（1）是實(shí)數(shù)，虛部為0。令式（1）的虛部為0，即可求出諧振頻率。諧振頻率對于文氏RC振蕩電路，一般都取R=R1 = R2，C=C1 = C2時(shí)，于是諧振角頻率:頻率特性 幅頻特性相頻特性文氏RC振蕩電路正反饋網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)的幅度頻率特性曲線和相位頻率特性曲線如圖3所示。(a) 幅頻特性曲線 (b) 相頻特性曲線圖3 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性曲線反饋系數(shù)當(dāng)滿足R=R1 = R2，C=C1 = C2條件，且當(dāng)f=f0時(shí)的反饋系數(shù)當(dāng)滿足R=R1 = R2，C=C1 = C2條件，且當(dāng)f=f0時(shí)的反饋系數(shù)此時(shí)反饋系數(shù)與頻率f0的大小無關(guān)，此時(shí)的相角 jF=0。文氏RC振蕩電路可以通過雙連電位器或雙連電容器來調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率，即保證R=R1 = R2，C=C1 = C2始終同步跟蹤變化，于是改變文氏橋RC振蕩電路的頻率時(shí)，不會影響反饋系數(shù)和相角，在調(diào)節(jié)頻率的過程中，不會停振，也不會使輸出幅度改變。根據(jù)振蕩條件丨AF丨1，在諧振時(shí)，放大電路的電壓增益應(yīng)該Au=3。由圖1可知，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的反饋信號加在運(yùn)算放大器的同相輸入端，運(yùn)算放大器的電壓增益由R3和R4確定，是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，于是應(yīng)有振蕩的建立和幅度的穩(wěn)定振蕩的建立所謂振蕩的建立，就是要使電路自激，從而產(chǎn)生持續(xù)的振蕩輸出。由于電路中存在噪聲，噪聲的頻譜分布很廣，其中也包括f0及其附近一些頻率成分。由于噪聲的隨機(jī)性，有時(shí)正有時(shí)負(fù)，有時(shí)大一些有時(shí)小一些。為了保證這種微弱的信號，經(jīng)過放大通過正反饋的選頻網(wǎng)絡(luò)，使輸出幅度愈來愈大，振蕩電路在起振時(shí)應(yīng)有比振蕩穩(wěn)定時(shí)更大一些的電壓增益，即丨AF丨1，所以Au f3，丨AF丨1稱為起振條件。通過熱敏元件穩(wěn)定輸出幅度加入R3、R4支路，電路是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，其放大倍數(shù)。若Au f始終大于3，振蕩電路的輸出會不斷加大，最后受電路中非線性元件的限制，使振蕩幅度不再增加，但振蕩電路的輸出會產(chǎn)生失真。所以應(yīng)該在起振時(shí)使Au f3，而當(dāng)振起來以后，應(yīng)使Au f=3。解決這個(gè)問題必須要自動地改變運(yùn)算放大器的增益，起振時(shí)，增益大于3，起振后增益穩(wěn)定在3。決定運(yùn)算放大器增益的是R3和R4，例如我們通過圖4電路中的R4來調(diào)節(jié)增益。R4是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，起振前其阻值較小，使Au f3。當(dāng)起振后，流過R4的電流加大，R4的溫度升高阻值加大，負(fù)反饋增強(qiáng)以控制輸出幅度，達(dá)到振蕩穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),。若熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)，應(yīng)放置在R3的位置。圖4 用熱敏電阻保證電路起振RC(阻容)橋式振