集成運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器

廈門大學(xué)電子線路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)十一、集成運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器系別：班號(hào)：學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2014年9月25日?qǐng)?bào)告完成時(shí)間：2014年9月27日指導(dǎo)教師意見(jiàn)：實(shí)驗(yàn)十一集成運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆债a(chǎn)生自激振蕩的振幅平衡條件和相位平衡條件；了解文氏電橋振蕩器的工作康及起振條件和穩(wěn)幅原理。實(shí)驗(yàn)儀器示波器1臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái)多功能電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)交流毫伏表1臺(tái)實(shí)驗(yàn)原理產(chǎn)生自激的條件：一般振蕩器由放大器和正反饋網(wǎng)絡(luò)組成。振蕩器產(chǎn)生自激必須滿足兩個(gè)基本條件：振蕩平衡條件：反饋信號(hào)的振幅應(yīng)該等于輸入信號(hào)的振幅，即：VF=Vi；相位平衡條件：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)應(yīng)同相位，相位差應(yīng)為：ψ=Ψa+ψf=±2nπ（n=0、1、2……）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1（a）所示，電壓傳輸系數(shù)為：當(dāng)R1=R2=R，C1=C2=C時(shí)，上式為：若令上式虛部為零，即得到諧振頻率fo為：當(dāng)f=fo時(shí)，傳輸系數(shù)最大且相移為0，即：Fmax=1/3，f=0。傳輸系數(shù)F的幅頻特性如圖2（b）（c）所示。為滿足振幅平衡條件，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。自動(dòng)穩(wěn)幅：自動(dòng)穩(wěn)幅的方法很多，通?？梢岳枚O管、穩(wěn)壓管和熱敏電阻的非線性特性，或場(chǎng)效應(yīng)管的可變電阻特性來(lái)自動(dòng)地穩(wěn)定振蕩器的幅度。下面以二極管為例說(shuō)明其穩(wěn)幅原理。如圖2所示。電路接通電源時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)令Rf>3R1，則fo點(diǎn)VF>Vi，滿足起振條件，振蕩器震蕩，由二極管正向特性曲線（圖3）可見(jiàn)，由于起振時(shí)，Vo較小，二極管兩端的電壓較小，二極管工作在Q1點(diǎn)，則其等效的直流電阻較大；隨著振蕩器輸出電壓Vo增大，二極管兩段的電壓較大，二極管由Q1上升到Q2點(diǎn)，則其等效的直流電阻較?。挥蓤D2可見(jiàn)，二極管D1、D2并聯(lián)在Rf兩端，隨著Vo的逐漸增大，RD減小，從而使總的反饋電阻減小，負(fù)反饋增強(qiáng)，放大器增益下降，達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)幅的目的。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容電路分析及參數(shù)計(jì)算如圖4。不接穩(wěn)壓二極管時(shí)，在諧振頻率點(diǎn)，正反饋系數(shù)為：負(fù)反饋系數(shù)為：為保證電路能穩(wěn)定振蕩，要求：F(+)=F(-)，由此計(jì)算Rw理論值；Rw=0.63kΩ同相放大器電壓增益Avf=33；電路的振蕩頻率fo=1608Hz。振蕩器參數(shù)測(cè)試：按圖4搭接電路。調(diào)節(jié)Rw，用示波器觀察輸出波形，測(cè)量輸出電壓Vp-p；Vp-p=20.1k測(cè)量Rw值；Rw=0.613kΩ用李薩如圖形測(cè)量振蕩頻率。振蕩頻率為1.55kHz振幅平衡條件的驗(yàn)證：在振蕩電路中，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形為最佳正弦波時(shí)，保持Rw不變，將開(kāi)關(guān)K撥向2，用毫伏表測(cè)量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形略微失真，再將開(kāi)關(guān)撥至2，電路又變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測(cè)量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形停振，再將開(kāi)關(guān)撥至2，電路又變?yōu)橥喾糯笃鳎煤练頊y(cè)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(cè)量值測(cè)量計(jì)算值Vip-p(mV)Vo（V）VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波1001.19910.39230.035533.90.029633.8略微失真1001.20280.39360.035834.00.029833.6停振1001.19440.39100.035433.70.029633.7良好正弦波時(shí)理論值1001.16670.38890.0354330.030333良好正弦波誤差分析：Vo：（1.1991-1.1667）÷1.1667×100%=2.78%VA：（0.3923-0.3889）÷0.3889×100%=0.874%VF：（0.0355-0.0354）÷0.0354×100%=0.282%誤差原因：整體數(shù)據(jù)都在誤差允許范圍內(nèi)，出現(xiàn)誤差的原因可能是由電阻等元器件大小偏差以及測(cè)量引起的。觀察自動(dòng)穩(wěn)幅電路作用在圖4基礎(chǔ)上，接入穩(wěn)幅二極管D1，D2，調(diào)節(jié)Rw，觀察輸出波形的變化情況，測(cè)量輸出正弦波Vp-p的變化范