文氏振荡器设计-RC正弦波振荡器

文氏振荡器设计-RC正弦波振荡器一、振荡产生的基本原理1.什么是正弦波振荡器？无ui→有uo（正弦波）（必须要有能源Vcc）21+-S-·uA·uF·Uf·oURL+放大器反馈网络+－·iU+--·iU2.如何产生正弦波振荡？

设：Sinωt，=·iUUim接到1端,首先将开关S作用于→（开环）,→=·UiAu·Uo·UiAu∴自激振荡的条件为：=·Ui·Uf（闭环）。==Fu·Uf·Uo·UiAuFu21+-S-·uA·uF·Uf·oURL+放大器反馈网络+－·iU+--·iU

=当时，再将开关S倒向2端，此时无，但不变仍为正弦波，即放大器产生了正弦波振荡。·Ui·Ui·Uf·Uo21+-S-·uA·uF·Uf·oURL+放大器反馈网络+－·iU+--·iU

二、电路自激振荡的条件

1.振荡的平衡条件：（2）相位平衡条件：φa+φf=2nπ（n=0.1.2……n）即=1=UfUiAuFu∵都是复数AuFu∴=︱︱AuFuAuFu（1）振幅平衡条件：=1︱︱AuFu(∠ψa+∠ψf)=12.振荡的建立与稳定振荡的稳定：负反馈；晶体管的非线性；∴振荡的建立过程中：︱＞1；要有选频网络；︱AuFu振荡的建立：电源接通的瞬间在电路中产生阶跃电压，可作为放大器的初始输入信号。根据信号与系统理论，很窄的脉冲具有丰富的频率分量，经选频网络选频，使得只有某一频率的信号能反馈到放大器的输入端，而其它频率的信号被抑制。某一频率分量的信号经放大后，又通过反馈网络回送到输入端，且信号幅度比前一瞬时要大，再经过放大→会增大一点→反馈→放大，的幅度会越来越大，最后将使放大器进入非线性工作区，放大器的增益下降，振荡电路输出幅度越大，增益下降也越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大从而进入平衡状态。·Uo2.振荡的建立与稳定振荡的稳定：∴振荡的建立过程中：要有选频网络；振荡的建立：电源接通的瞬间在电路中产生阶跃电压，可作为放大器的初始输入信号。根据信号与系统理论，很窄的脉冲具有丰富的频率分量，经选频网络选频，使得只有某一频率的信号能反馈到放大器的输入端，而其它频率的信号被抑制。某一频率分量的信号经放大后，又通过反馈网络回送到输入端，且信号幅度比前一瞬时要大，再经过放大→会增大一点→反馈→放大，的幅度会越来越大，最后将使放大器进入非线性工作区，放大器的增益下降，振荡电路输出幅度越大，增益下降也越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大从而进入平衡状态。·Uo︱＞1；︱AuFu负反馈；晶体管的非线性；3.正弦波振荡器的组成：放大电路+反馈网络(正)，其中包括选频和稳幅环节。4.正弦波振荡器的分类（依据选频网络）RC正弦波振荡器（低）LC正弦波振荡器（高）石英晶体振荡器（fo的稳定性高）

一、RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）R1Rf负反馈用于稳幅；1、RC串并联网络的选频特性

=

由集成运放担任；Au为RC串并联网络具有选频特性（正反馈）Fu+-+-RCRCZ1Z2uouf==UfUoFuZ1Z1+Z2（Z1=R+；Z2=R//

）1jωc1jωc

=Fu1ωRCωRC_(）j3+1令ωo=则=1RcFω0ω_(）j3+1ω0ω幅频特性：=相频特性：φf=–arctg当ω=ωo=

即f=fo=则：Fu=Fumax=

φf=0

=幅频特性：相频特性：φf=–arctg当ω=ωo=

即f=fo=则：Fu=Fumax=

φf=0

3振荡电路分析（1）起振条件：由自激振荡条件：及RC串并联网络的选频特性：；φa+φf=2nπ；=1︱︱AuFu要求：=3；φa=2nπ；︱︱Au∣=1/3；φf=0；︱Fu（2）实际振荡电路：R1Rf负反馈用于稳幅；RC串联、RC并联及R1Rf构成电桥；

由集成运放担任；Au为RC串并联网络（正反馈），具有选频特性；

FuR-+Au+∞R2RR1RPV1V2CRfUoUfa分析电路是否满足振荡条件

∴只需Au=3即可

相频条件：已知φf=0；且可分析出φa=0

∴φa+φf=0满足相频条件。

R1Rf构成电压串联负反馈

Au=1+

幅频条件：当ω=ωo时∣

∣=

FuZ2Z1CRCR2R1其实一般情况下，只要是正反馈就一定可以满足φa+φf=2nπ

∴相频条件的判断可用瞬时极性法解决。

b振荡频率fofo=

c其它：R1、Rf构成负反馈用于稳幅；以保证输出为不失真的正弦波，其中V1、V2非线性起到了自动稳幅作用，还可将R2或Rf换成热敏电阻（R2为正温度系数；Rf为负温度系数；）。试用振荡平蘅条件判断各图所示电路能否产生正弦波振荡？为什么？（Rt为正温度