选频放大器理论分析及计算

1、RC 选频振荡器由以下两部分电路组成1、RC 选频网络2、由运算放大器构成的同相放大器1、RC 选频网络RC 选频网络的转移电压比及其频率特性如下所示：RCCRRCUUH j31j)j (2212 2 该网络具有带通滤波特性，其中心频率0=1/RC 。当=0时|H(j0)|=1/3,(0)=0。ms628. 0s10628. 0159211Hz1592102121rad/s101011F0.1 1k37o47o ofTRCfRCCR331010 时当2、同相放大器工作于线性区域同相放大器电路的电路模型如下所示：1ino21in1RuuiRui 1in1fouRRu 利用理想运放的虚短路特性，写

2、出图示电路中结点的KCL方程解得 当R1为1k电阻器， Rf由1.5k电阻器和1k电位器组成时，其转移电压比可以在在2.5到3.5之间变化。 将RC 选频网络和同相放大器按照下图连接起来，调节电位器使得放大器的放大倍数等于3时，可以得到一个等幅的正弦振荡。振荡的频率由RC选频网络确定。ms628. 0s10628. 0159211Hz15922 rad/s10001F0.1 2.5)k1.5( 1k3oof1 ofTfRCCRR时当3、RC选频振荡器 circut data 元件 支路 开始 终止 控制 元 件 元 件 类型 编号 结点 结点 支路 数 值 数 值 R 1 1 2 1000.0

3、 C 2 2 3 1.00000E-07 1.0000 R 3 3 0 1000.0 C 4 3 0 1.00000E-07 .00000 R 5 1 4 2000.0 R 6 4 0 1000.0 OA 7 4 3 8 1 0 独立结点数目 = 4 支路数目 = 8 S 1 = j -1.0000E+04rad/s S 2 = j 1.0000E+04rad/su8(t) =( .000 +j -1.50 )*exp ( .000 +j -.100E+05)t +( .000 +j 1.50 )*exp ( .000 +j .100E+05)tu8(t) =( 3.00 )*exp ( .0

4、00 t)cos( .100E+05t +90.00 ) rad/s10001F0.1 2k 1kof1 RCCRR用动态网络分析程序DNAP进行分析计算表明输出波形是1000rad/s的正弦振荡波形。V )901000cos(3)(o ttu计算结果表明当运算放大器的放大倍数等于3时，输出波形是1000rad/s 的正弦振荡波形。V )901000cos(3)(o ttu 元件 支路 开始 终止 控制 元 件 元 件 类型 编号 结点 结点 支路 数 值 数 值 R 1 1 2 1000.0 C 2 2 3 1.00000E-07 1.0000 R 3 3 0 1000.0 C 4 3 0

5、1.00000E-07 .00000 R 5 1 4 1900.0 R 6 4 0 1000.0 OA 7 4 3 8 1 0 S 1 = -500.0 +j -9987. rad/s S 2 = -500.0 +j 9987. rad/su8(t)=( .000 +j -1.45 )*exp ( -500. +j -.999E+04)t +( .000 +j 1.45 )*exp ( -500. +j .999E+04)tu8(t)=( 2.90 )*exp ( -500. t)cos( .999E+04t +90.00 ) F0.1 1.9k 1kf1 CRR用动态网络分析程序DNAP进行

6、分析计算表明减小反馈电阻使运放的放大倍数等于2.9时，输出波形是振幅衰减的正弦振荡波形。V )90999cos(9 . 2)(500o tetut计算结果表明当运算放大器的放大倍数小于3时，输出波形是振幅按指数规律衰减的正弦振荡波形。V )90999cos(9 . 2)(500o tetut 元件 支路 开始 终止 控制 元 件 元 件 类型 编号 结点 结点 支路 数 值 数 值 R 1 1 2 1000.0 C 2 2 3 1.00000E-07 1.0000 R 3 3 0 1000.0 C 4 3 0 1.00000E-07 .00000 R 5 1 4 2100.0 R 6 4 0

7、1000.0 OA 7 4 3 8 1 0 S 1 = 500.0 +j -9987. rad/s S 2 = 500.0 +j 9987. rad/su8(t)=( .000 +j -1.55 )*exp ( 500. +j -.999E+04)t +( .000 +j 1.55 )*exp ( 500. +j .999E+04)tu8(t)=( 3.10 )*exp ( 500. t)cos( .999E+04t +90.00 ) F0.1 2.1k 1kf1 CRR用动态网络分析程序DNAP进行分析计算表明增加反馈电阻使运放的放大倍数等于3.1时，输出波形是振幅增长的正弦振荡波形。V )

8、90999cos(e1 . 3)(500o ttut计算结果表明当运算放大器的放大倍数大于3时，输出波形是振幅按指数规律增长的正弦振荡波形。V )90999cos(e1 . 3)(500o ttut采用两个1k电阻器和两个0.1F电容器按照图示电路在电路版上接线。1、RC 选频网络用信号发生器产生频率f0=1550Hz的正弦电压，加在RC选频网络的输入端。用示波器观察RC选频网络的输入电压u1和输出电压u2。在频率f0=1550Hz时，输出电压与输入电压相位相同。输出电压等于输入电压的1/3。2、同相放大器按照图示同相放大器电路模型在电路板上接线电路。在同相放大器的输入加上频率f0=1550H

9、z的正弦信号，用示波器观察输入电压与输出电压的波形。输出电压等于输入电压的3倍，而且相位相同。 将RC选频网络与同相放大器组合起来，可以构成一个振荡器。 按照图示选频放大器电路在电路板上接线。用示波器可以观察到正弦振荡波形。 用直流稳压电源提供12V和12V电压，加在运算放大器上，调整电位器使运算放大器的放大倍数等于3倍左右时，用示波器可以观察正弦振荡波形。调节电位器可以观测到振荡波形。C=0.1F 从示波器的扫描频率为0.1ms/每格得到图示波形的周期为0.65ms左右，即频率为1539Hz，与采用电阻器和电容器标称值采用f0=1/(2RC)1592Hz用计算的结果相近。增加电阻Rf的数值，

10、使放大器的放大倍数大于3时，可以观察到正弦振荡的波形发生失真。 将两个0.1F电容器更换为两个0.01F电容器时，再用示波器观察正弦振荡波形。C=0.01F 将两个0.1F电容器更换为两个0.01F电容器时，从示波器观察到正弦振荡波形的周期减少到1/10，频率增加到原来的10倍。 你可以用计算机上的媒体播放器(Windows Media Player)打开同一目录下的视频文件 “ RC振荡器.MPG ” 来观看RC选频振荡器的一段录象片。 RC选频振荡器.MPG例例12126 6 试用图(a)表示RC选频网络和运算放大器构成一个正弦波振荡器。 解：图(a)所示RC网络的转移电压比具有带通滤波特性。其输入端外加频率为=0=1/RC的正弦电压信号u1(t)=U1mcos0t时，输出信号u2=(1/3)u1,为最大值。若在其输出端连接一个电压放大倍数为3的同相放大器见图(a)，输出电压u0=3u2=u1与输入电压完全相同。此时可将输出电压 反馈回网络输入端(其方法是将ab两点相连)，代替外加输入信号而不会影响输出电压的波形。图12l4 例126 这表明该电路可构成一个正弦波振荡器，其振荡频率仅由RC参数确定，易于调整。由于RC选频网络对其它频率成分的衰减较大，不会形成振荡，所产生