《电工电子基本技能操作项目教程》课件项目二十一

项目二十一正弦波振荡电路能力目标1．进一步熟练示波器、毫伏表、万用表的使用；2．通过对关键点电压或电位的测量排除电路故障；3．具有勤学好问、积极进取的精神。知识目标1．知道振荡电路的构成；2．知道自激振荡的幅度条件与相位条件；3．知道矩形发生器的工作原理。正弦波振荡电路项目内容与原理一、RC正弦波振荡电路

1、RC振荡电路的构成振荡电路一般由放大电路和具有选频特性的正反馈电路两部分构成。振荡电路的选频电路主要有RC、LC两种，分别称为RC振荡器与LC振荡器，只要改变选频电路的参数，就可以改变振荡频率。一般在需要较低频率(几赫兹至几万赫兹)时，常采用RC振荡电路。图21-1所示为文氏电桥RC振荡电路，它实际上是一个具有正反馈的放大电路。左边是两个0.1mF的电容与两个10kΩ的电阻构成RC串联选频电路，放大电路是集成运算放大器。集成运算放大电路的输出电压Uo加在选频电路的A、C两端，B、C两端的电压作为反馈电压UN加到放大电路的同相输入端。正弦波振荡电路图21-1RC正弦振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路2、自激振荡条件

(1)振幅条件：|AF| = 1。(2)相位条件：jA + jF = 2np(n为整数)。

3、电路参数对振荡频率的影响RC振荡电路具有选频特性，它只能在某一频率下产生自激振荡，如果取选频电路的R1 = R2 = R，C1 = C2 = C时，其振荡频率为式中，R的单位为欧姆(W)，C的单位是法拉(F)，F的单位是赫兹(Hz)。正弦波振荡电路文氏电桥选频电路的反馈系数为F=1/3，相移为0。在谐振频率为F时，R2C2并联电路两端的反馈电压UN最大，并和Ui同相位，形成了正反馈，就满足了自激振荡的相位条件。

根据自激振荡的幅值条件，这种电路要能维持振荡，必须使放大电路的电压放大倍数AU≥3，因为通过选频电路后，信号幅度衰减到了原值的1/3，而现在的集成运算放大电路的电压放大倍数非常高，大大地超过了3倍，这样会产生波形失真。为了改善波形失真并使振荡器的工作稳定，在放大电路中还引入了串联电压负反馈，电位器RW就是反馈电阻，输出电压Uo通过RW反馈到放大电路输入端。

正弦波振荡电路二、宽度可调的矩形波发生器

1、电路的构成如图21-2所示电路，该电路采用集成运算放大器作为滞回比较器用；15kW

与13kW

电阻构成正反馈电路，13kW

上的反馈电压是输出电压幅度的一部分，即

加在同相输入端作为参考电压；100 kW可调电阻与10 kW电阻、0.1 mF的电容构成负反馈电路，UC加在反相输入端；510 Ω的电阻是限流电阻。2CW53是稳压二极管，将输出信号的幅度限制在 +UZ或 -UZ。正弦波振荡电路图21-2矩形波发生器正弦波振荡电路2、工作原理

接通电源，由于集成运算放大器的放大与同相输入端的正反馈电路发生自激振荡。当电路工作稳定后，输出端Uo为 +UZ时，UR也为正，这时UＣ小于UR，Uo通过RF对电容C充电，UC按指数规律上升。当UC上升到等于UR时，Uo由 +UZ变成 -UZ，UR也变成了负值，C开始通过RF放电，然后反向充电。当充电到UC等于 -UR时，Uo又由 -UZ变成+UZ。如此周期的变化，在输出端得到矩形波电压，电容两端产生的是三角波电压，如图21-3所示。正弦波振荡电路图21-3矩形波项目训练准备(1)示波器一台；(2)交流毫伏表一块；(3)万用表一块；(4)图21-1和图21-2所示的元件各一套；(5)连接导线若干。正弦波振荡电路项目操作与测量(一)RC正弦波振荡电路1、有稳压管的振荡电路(1)按图21-1连接线路。(2)将双通道直流稳压电源电压分别调至12V，并用万用表确定后接入电路中。(3)用示波器观察振荡器的输出波形，调节电位器RW，使输出波形为正弦波且无失真现象。测量Uo的频率和幅度，并将结果记入表21-1中。(4)用交流毫伏表测Uo、UP和UN的电压值，并观察Uo是否稳定，结果填入表21-1中。正弦波振荡电路正弦波振荡电路2、无稳压管的振荡电路去掉稳压管2CW53，调整RW使Uo的波形不失真，测出Uo的幅度及频率、UP、UN电压值，观察波形稳定的程度。将测试结果填入表21-1中。

实际测量值fo理论值foUoUPUNUo稳定度输出波形描绘有稳压管

无稳压管

表21-1正弦波振荡电路(二)矩形波发生器(1)按电路图21-2连接电路。(2)将双通道直流稳压电源12 V接入电路。(3)调节100 kW电阻，用示波器观察输出波形，测量矩形波占空比的变化范围，将结果填入表21-2中。

Uo波形频率脉宽U+U-UoUC波形占空比最小

占空比最大

占空比中间值

表21-2正弦波振荡电路(三)故障排除与演示1、故障排除在操作过程中，将遇到的故障现象及原因分析、测量结果填入表21-3中。故障现象检测点波形或电压原因分析故障排除备

注

表21-3正弦波振荡电路2、元件故障演示按图21-1连接电路，当下列元件发生故障，请将检测结果填入表21-4中。元件故障输出波形输出电压UPUN原因分析稳压管击穿

100 kW

电阻开路

电容C1开路

表21-4正弦波振荡电路(四)操作注意事项(1)集成块的直流电源电压不能超过12 V，且不能将电源接反，否则会烧坏集成块。(2)测量振荡频率时，可以在所测的波形上直接读出