东南大学模电实验八RC正弦波振荡器

1、实验八 RC正弦波振荡器实验目的：1、 熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法。2、 熟悉PocketLab硬件实验平台，掌握基本功能的使用方法；3、 掌握RC正弦波振荡器的设计与分析方法；4、 掌握RC正弦波振荡器的安装与调试方法。实验预习：1、 在图8-1所示的RC相移振荡电路中，请计算振荡器的振荡频率和振幅起振条件，并将振荡频率填入表格8-1。图8-1. RC相移振荡电路解：2、 根据图8-2，采用OP37运算放大器和现有元器件值，设计文氏电桥振荡器。要求振荡频率为800Hz。图8-2. 文氏电桥振荡电路解：3、 复习Multisim中示波器和频谱分析仪

2、的使用方法。4、 复习开环方法，思考如何在Multisim中完成开环验证电路。实验内容：1、 仿真实验1、 在Multisim中搭试图8-1RC相移振荡电路的开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件与振幅条件，并将电路截图为图8-3。仿真设置：Simulate-Analyses-AC analysis将开环仿真获得的幅频和相频图截图为8-4。并以此获知电路的振荡频率为 649.7916Hz 。图8-3. RC相移振荡电路开环仿真图图8-4. RC相移振荡电路开环仿真幅频图和相频图2、 在Multisim中搭建图8-1所示电路，并进行瞬态仿真，用示波器查看瞬态波形；用频谱分析仪查看输出信号的频谱。

3、仿真设置：Simulate-Run注意观察振荡器的起振过程。读出示波器上瞬态波形的周期和分析频谱分析仪上输出信号频谱，获得振荡器的仿真振荡频率，填入表8-1。表8-1：RC相移振荡电路振荡频率计算值仿真值实测值振荡频率649.75Hz609.44Hz620Hz瞬态波形：频谱：3、 如果需要将图8-1电路的振荡频率减小10倍或增加10倍，请重新设计电路参数，并将改动的参数列表8-2。（根据设计情况改变表格栏）表8-2：RC相移振荡电路振荡频率改动前改动频率减小10倍改动频率增大10倍改动元件(R和C只改动一个)RCRCRC元件值10k10nF100k100nF/0.99nF4、 将预习中设计的文

4、氏电桥振荡器，输入Multisim。经过调试修改（可采用开环验证相位和幅度的起振条件），采用Simulate-Run，查看瞬态仿真波形和频谱。将设计参数填入表8-3。将仿真获得的振荡频率填入表格8-4。将示波器上的瞬态波形和频谱分析仪上的输出信号频谱截图于8-5,8-6。表8-3：文氏电桥振荡电路振荡频率C1（uF）R1（k）R2（k）R3（k）R4（k）0.0120101210表8-4：文氏电桥振荡电路振荡频率设计值仿真值实测值振荡频率800Hz795.36Hz800Hz图8-5. 文氏电桥振荡器瞬态波形图图8-6. 文氏电桥振荡器频谱图2、 硬件实验本实验采用PocketLab实验平台提供

5、的直流+5V、-5V电源，示波器等工具。1、 电路连接首先根据图8-1在面包板上搭试电路，采用AD公司的集成运放模块OP37。2、 瞬态波形观测在电脑中打开PocketLab的示波器界面，选择合适的时间和电压刻度，显示输出波形。并在窗口中直接读出其振荡波形的峰峰值和振荡频率，填入表8-1，比较计算值，仿真值和测试值是否一致。将瞬态波形截图于8-8。3、 频谱测量在电脑中打开PocketLab的FFT分析界面，选择合适的频率范围，显示输出波形频谱。并在窗口中直接读出其振荡频率。将频谱图截图于8-9。图8-8. RC相移振荡器瞬态仿真波形图8-9. RC相移振荡器频谱图4、 将设计好的文氏电桥振荡器采用以上RC相移振荡器的硬件实验步骤，在PocketLab的相应测量工具上获得其振荡频率，填入表8-4。将测试得到的瞬态波形和频谱图截图于8-10,8-11。图8-10. 文氏电桥振荡器瞬态仿真波形图8-11. 文氏电桥振荡器频谱分析实验思考：1、 将图8-1所示电路中的C从10nF改为0.1nF后，进行Multisim仿真，结果如何？请解释原因。答：频率约为59kHz，不是10nF时频率的100倍，且波形失真。原因是此时C的值不够大，不能忽略放大器内部的电容。2、 在思考1的基础上，将运放从OP37改为741后，再进行