廈門大學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)九集成運(yùn)算放大器組成的rc文氏電橋振蕩器

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí) 驗(yàn) 名 稱：實(shí)驗(yàn)九 集成運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器系別： 班號： 實(shí)驗(yàn)組別： 實(shí) 驗(yàn) 者 姓 名： 學(xué) 號： 實(shí) 驗(yàn) 日 期：實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成日期： 指導(dǎo)教師意見：目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc10889 二、實(shí)驗(yàn)原理 PAGEREF _Toc10889 3 HYPERLINK l _Toc29338 三、實(shí)驗(yàn)儀器 PAGEREF _Toc29338 5 HYPERLINK l _Toc8429 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc8429 5 HYPERLINK l _Toc27473 1、電路分析及參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc

2、27473 5 HYPERLINK l _Toc4407 2、振蕩器參數(shù)測試 PAGEREF _Toc4407 7 HYPERLINK l _Toc16578 3、振幅平衡條件的驗(yàn)證 PAGEREF _Toc16578 8 HYPERLINK l _Toc32028 4、觀察自動穩(wěn)幅電路作用 PAGEREF _Toc32028 9 HYPERLINK l _Toc6924 五、 誤差分析 PAGEREF _Toc6924 10 HYPERLINK l _Toc27769 六、 實(shí)驗(yàn)總結(jié) PAGEREF _Toc27769 11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握產(chǎn)生自激振蕩的振幅平衡條件和相位平衡條件；2.

3、 了解文氏電橋振蕩器的工作原理及起振的條件和穩(wěn)幅原理。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 產(chǎn)生自激振蕩的條件：當(dāng)放大器引入正反應(yīng)時(shí)，電路可能產(chǎn)生自激振蕩，因此，一般振蕩器都由放大器和正反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)組成。其框圖如圖1所示。振蕩器產(chǎn)生自激振蕩必須滿足兩個根本條件：1振幅平衡條件：反應(yīng)信號的振幅應(yīng)該等于輸入信號的振幅，即VF = Vi 或 |AF| = 12相位平衡條件：反應(yīng)信號與輸入信號同相位，其相位差應(yīng)為：n = 0、1、22. RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性：RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)如圖2(a)所示，其電壓傳輸系數(shù)為：當(dāng)R1= R2= R， C1= C2= C時(shí)，那么上式為：假設(shè)令上式虛部為零,即得到諧振頻率fo為：當(dāng)f =

4、fo時(shí)，傳輸系數(shù)最大，相移為0，即：Fmax=1/3，傳輸系數(shù)F的幅頻特性相頻特性如圖2(b)(c)所示。由此可見，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。對頻率fo而言，為了滿足政府平衡條件| AF | = 1，要求放大器| A | = 3。為滿足相位平衡條件：，要求放大器為同相放大。3. 自動穩(wěn)幅：由運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器原理圖如圖3所示，負(fù)反應(yīng)系數(shù)為：在深度負(fù)反應(yīng)情況下：因此，改變RF或者R1就可以改變放大器的電壓增益。由振蕩器起振條件，要求| AF(+)| 1，當(dāng)起振后，輸出電壓幅度將迅速增大，以至進(jìn)入放大器的非線性區(qū)，造成輸出波形產(chǎn)生平頂削波失真現(xiàn)象。為了能夠獲得良好的正弦波，要求放

5、大器的增益能自動調(diào)節(jié)，以便在起振時(shí)，有| AF(+)| 1；起振后，有| AF(+)| = 1，到達(dá)振幅平衡條件。由于負(fù)反應(yīng)放大器的增益完全由反應(yīng)系數(shù)VF(-)決定。因此，假設(shè)能自動改變RF和R1的比值，就能自動穩(wěn)定輸出幅度，使波形不失真。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、示波器 1臺2、函數(shù)信號發(fā)生器 1臺3、直流穩(wěn)壓電源 1臺4、數(shù)字萬用表 1臺5、多功能電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺6、交流毫伏表 1臺四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)1、電路分析及參數(shù)計(jì)算：分析圖6電路中，運(yùn)算放大器和RF1，RF2及Rw構(gòu)成同相放大器，調(diào)整Rw即可調(diào)整放大器的增益；RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端經(jīng)R2、R3構(gòu)成分壓電路分壓送運(yùn)算放大器

6、的同相端，構(gòu)成正反應(yīng)，D1,D2為穩(wěn)伏二極管。在不接穩(wěn)伏二極管時(shí)，在諧振頻率點(diǎn)，正反應(yīng)系數(shù)為：而負(fù)反應(yīng)系數(shù)為：為保證電路能穩(wěn)定振蕩，那么要求：F(+)=F(-),由此，根據(jù)電路參數(shù)，計(jì)算Rw的理論值； 2同相放大器的電壓增益AVF= 33 ；3電路的振蕩頻率fo= ；仿真電路圖：2、振蕩器參數(shù)測試：1按圖6搭接電路，D1、D2不接，K撥向1經(jīng)檢查無誤后，接通+12V電源。2調(diào)節(jié)Rw，用示波器觀察輸出波形，在輸出為最正確正弦波，測量輸出電壓Vp-p。 Vp-p=20.2 V3測量Rw值； Rw=0.6004 k示波器圖形：4用李薩茹波形測量振蕩頻率；李薩茹波形測量信號頻率方法：將示波器CH1接振

7、蕩器輸出，CH2接信號發(fā)生器正弦波輸出，令示波器工作在“外掃描X-Y方式；當(dāng)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器頻率時(shí)，假設(shè)信號發(fā)生器頻率與振蕩器頻率相同時(shí)，示波器將出現(xiàn)一橢圓；通過此方法可測量未知信號頻率。f = 1.6195180kHz示波器圖形：3、振幅平衡條件的驗(yàn)證：在振蕩器電路中，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形為正弦波時(shí)，保持Rw不變，將開關(guān)K撥向2位置，那么，即輸入正弦信號頻率為振蕩頻率，峰-峰值Vip-p=100mV那么電路變?yōu)橥喾糯笃鳎煤练頊y量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器開關(guān)K撥向1位置，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形略微失真，再將開關(guān)撥向位置2，電路又變?yōu)橥喾糯笃鳎煤练頊y量Vi、V

8、o、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器開關(guān)K撥向1位置，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形停振，再將開關(guān)撥向2位置，電路又變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；表1振幅平衡條件驗(yàn)證工作狀態(tài)測量值測量計(jì)算值Vip-p(mV)Vo(V)VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波1009909 略微失真10014800760 停振1001.207898459 良好正弦波時(shí)理論值100670.388933.0001.00 仿真電路圖：良好正弦波仿真波形：4、觀察自動穩(wěn)幅電路作用：在圖6根底上，接入穩(wěn)幅二極管D1、D2，調(diào)節(jié)電位器Rw，觀察輸出波形的變化情況，測量出輸出正弦波電壓Vop-p的變化范圍。Vop-pmax=20.1 VVop-pmin=2.23 V誤差分析誤差來