RC正弦波振荡器设计实验

1、W 综合设计正弦波振荡器的设计不测试 一. 实验目的 1. 掌握运用Multisim设计RC振荡电路的设计方法 2. 掌握RC正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3. 熟悉RC正弦波振荡器的调试方法 4. 观察RC参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测左方法 二. 实验原理 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加 的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：AF = 起振条件为IAFI1 芯暮 R2 Ri ci LJ 因-1 RC桥式扳荡电路 1. 电路分析 RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正反

2、馈电路, 决左振荡频率九。R/形成负反馈回路，决泄起振的幅值条件，2是稳幅元件。 1 Rf 该电路的振荡频率： /0 = - 起振幅值条件：AV= + -L3 2 兀RC & 式中 Rf=R2+RJ/rd，为二极管的正向劢态电阻 2. 电路参数确左 （1） 根据设计所要求的振荡频率九，由式先确左RC之积，即RC二丄 2对。 写成模不相角的形式：IAFA1 X + % = 2亦（n为整数） 电路如图1所示: W 为了使选频网络的选频特性尽量丌受集成运算放大器的输入电阻&和输岀电阻尺,的影响， 应使 R满足下列关系式：RlRRlt一般代约为几百千欧以上，而&，仅为几百欧以下

3、，初步选泄R 之后，由式算出电容C的值，然后再算岀R取值能否满足振荡频率的要求 （2） 确泄&、Rf：电阻&、由起振的幅值条件来确定，由式可知RQ2R、, 通常 取Rf= （2.1-2.5） 这样既能保证起振，也丌致产生严重的波形失真。此外，为了减 小输入失调电流和漂秱的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=RjlRf （3） 确泄稳幅电路：通常的稳幅方法是利用代随输出电压振幅上升而下降的自劢调节作用实 现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管卩、2和电阻尺3并联组成，利用 二极管正向劢态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波 形失真，在二极管

4、两端并联小电阻尺3。实验证明，取RH时，效果最佳。 三. 实验任务 1. 预习要求 （1） 复习RC正弦波振荡电路的工作原理。 （2） 掌握RC桥式振荡电路参数的确泄方法 2. 设计任务 设计一个RC正弦波振荡电路。其正弦波输出要求： （1） 振荡频率：接近500Hz或1kHz左右，振幅稳左，波形对称，无明显非线性失真 （2） *振荡频率：50Hz-1 kHz可调，其余同（1） 四. 实验报告要求 1. 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2. 电路参数的确定 3. 整理实验数据，并不理论值比较，分析误差产生的原因 4. 调试中所遇到的问题以及解决方法 五. 思考题 1. 在RC桥式振荡电路中

5、，若电路丌能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2. 简述图-1中“和的稳幅过程。 六. 仦器不器件 仦器：同实验2单管 器件：集成运算放大器piA741 二极管 1N4001 电阻瓷片电容若干w 4.连接选频网络 测量RC串并联选频电路的幅频特性 反馈系数：F = =- = - ! Un R + + /?/ 3 + 9RC-!) jcoC CDRC 相频特性为：y/f- = - arctan - ( - 4-) 3扣f 1 1 当 f = fo = L_ 时，F = L,即 IUI=丄 ISI, TF = 0O 2冗RC 3 3 丼例说明：实验内容 和相频特性， V: -108

6、 mV V （峰-峰:2.00 V V（有效值）：707 mV V（直流）：12. 1 uV I： I （峰-烽: 1（有效值： C3 C4 =0.01UF0.1UF XBP1 I OUT 44 XFG1 yr _nr Q 5 R3丄 jcoC 令心则“石k 代入上式，得出：F = - 幅频特性为：F= 1k； 0.1uF 0.01uF V（有效值:236 mV V （直流） ：3. 66 uV I： I （峰-峰）: 1（有效值）： 1（直流）: 频率：1. 56 kHz fo = 一 =- ! - 二1. 59155kHz 2 兀 RC 2/FXIOOOXO. 1x10 Time w w

7、时间（秒） 2.运算放大器组成的RC桥式正弦液振荡器. 利用电流增大时二极管劢态电阻减小，电流减小时二极管劢态电阻增大的特点，加入非 R 3 刃呱 30300tr/ 2 刃 OOtr. 2(B00m- 1 刃呱 18 00m 50 )00 竝 0- 1. XI 1 5609IC Vi 333N98 酗 X2 483 9318 2363O6 饷 Gx -l.O 769k c3y -96.9914m 1/dx -928.5726 口 1/dy -10.3102 win x 2.0000 JCCX 4.909-tH win y 324.18280 IBQX 333.3331m 5000- -50 0

8、0 -1COJOD LCO -1.5 10 Dm 1003v 1O3J3O 1.02k v lODDk lOO.COk 10 DDLI 10DJ30 Xlylx2y2dxg l.S609k 13.0112 885950 =5979K 878505 VOX -646 口 397 口 1/dy 11.3830m rnln x 2.0000 max x 4.9094M rnln y -69.9443 nmx y 89 7 E 9 0 lODOk 頻率(HZ) Channel k XL 10.4069m 讥 9988 夕 LOe x2 1LO448W W 997 6OOZE c3x 6379310 口

9、 巧 7 2908m 1/dx !. 5676k. 1/dy -774701$ win x O.OOOp wcx X 419.3717p IO* 10 DDLI 10.4069ro 333-06 6310 11.0448M 33a.?494 -S15.8353 口 A5576X -5156ZX C. 0000 419 71.FB -999.857im -335.4047a 999.85?Jtrft .3p34ro 10Z：n ll.2m 11.Sm 12 4m -in fOOjOm -0 -500111 * 1.0- 500 0m- 500 -1.0- w 线性元件，从而使输出电压稳定，此时比

10、例系数为 人=1 +丄Rf=R1+RJ/rd Rw 改变吊并联电路的参数，调节RP，使电路产生正弦振荡。用示波器观察其输出波形，然后测 出振荡频率。 D1 W DIODE_VIRTUAL D2 ）IODE_VIRTUAL R4 - - V： 7.30 V : 19.2 V V侑效值）：6. 88 V PCS流）：-1.78 mV I: 7.30 PA I （l峰-厚）：19. 2 pA I 育效值）：6.88 pA. I直流）：0 A 频率:478 Hz 15.0 10 0 Channel A 15.0 10.0 - 100 :-:l 71 HZ 10.9211m 9.5742 12.9902

11、m 10.9211m 3 -2451 12.99B2m dx 3-2376 2.0771M -?.S393 181.qqss -132 6377 0口 000 760.0 O85lo -3 -2519. 3 .24 眄 9.SS29 .O771TO 21*267 8xo 1819955 1/dy : -Q7.0195 win x 、 0.0000 wax x *?eo.0085rD y Jg.5866 9.5033 D-5L（XO：n LlZ：n 14 Pm B jgcffi-vaia-na） ： &.5o v 6 W侑效值）：2.29 V /CI流）：-1.85 mV I: 工避進）

12、： ：厢效值）： 工值流）: 频率：478 Hz w 时间（秒）w D1 I I C3 I C4 =5O.O1UFZZO.1UF DIODE_VIRTUAL D2 1 ）IODE_VIRTUAL R4 V: 3.9S V V （峰-峰）:19.2 V V （有效值）:6. 88 V V （直流） ：-12.9 mV I: 1（峰-峰）： 1（有效值）： 1（直流）： 频率：15.8 Hz Ext Trig A B V（fc 5 741 VCC V: 1.22 V V （峰-峰）：6. 50 V V（有效值）:2.29 V V （直流）：-5. 68 mV I: 1（峰-峰）: 1（有效值）:

13、1（直流）： 频率:15.8 Hz Channel A Channel B mm y 、. 6 63.93 63 w 9 56ZZ 7Z7 1044tti 9.5667 63.158LKi 4.5349tn 15.8308 220.5109 753.0m 2O2.0m D10.Hl l/dj6. l/c3y min x 65今961Un max x 1.S610 -9.59S2 95708 63.93 3Z4O6 7Z7 1O44BT! 3.2423 63.168LBTI 1.6442nri 15.6308 606.1927 j 6S49611w 1.S610 -3.25Sp 3Z458 63

14、5.0m 时间（秒） w 时间診 3 放大电路电压放大倍数Auf的测定 用毫伏表先测出图中电路的输出电压U0后，再测出运放同相输入端的电压1；1值，根 据下式计算 Auf二UO/UI二？ 保持心丌变，把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的产生频率）接至运放的 同相输入端，调节Ui使U0等于原值,用毫伏表测出此时的Ui值，则Au=UO/Ui=?比较上述 放大倍数有何误差，并迚行分析15.I C3 C4 丰 O.OluF 丰 01uF 33k. 1k. R61K 1R3 丄 C1 0.01 uF D1 DIODE_VIRTUAL C2 OJuF R1 1k VGC 5 741 _VCC 12V V: 9. 12 V V （峰-峰）:19.2 V V（有效值）：6. 39 V V （宜流）:3. 62 mV I: I （峰-峰）: 1（有效值）： I （宜流）: 频率：1.57 kHz XSC1 B 昨 T 朴 V: 3. 08 V j v V （峰-峰）：6. 50 V V（有效值）：2.29 V V （宜流）：-4. 40 uV I: 1（峰-峰）： 1（有效值）：