文氏桥振荡电路的设计与测试

电子技术基础实验报告学生姓名：班级学号：实验名称：文氏桥振荡电路的设计与测试一、实验预习与思考1.复习应用集成运放实现文氏桥振荡电路的原理。2.设计文氏桥振荡电路，实现正弦信号的产生，并设计实验表格，记录实验数据。3.文氏桥振荡电路中，D1和D2是如何稳幅的？二、实验目的1．掌握文氏桥振荡电路的设计原理。2．掌握文氏桥振荡电路性能的测试方法。三、实验原理和测试方法如图所示为RC文氏桥振荡电路。其中RC串并联电路构成正反馈支路，并起选频作用，R1、R2、Rw及二极管等原件构成负反馈和稳幅环节。调解Rw可以改变负反馈深度，以满足震荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2要求特性匹配，以确保输出波形正、负半周期对称。R3的接入是为了消弱二极管死区的影响，改善波形失真。电路的振荡频率为：错误!未找到引用源。起振的幅值条件为：错误!未找到引用源。调节Rw，使得电路起振，且失真最小。改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。本次实验设计的测试方法有：直流电压、交流信号的定量测试，前面均介绍过，在此不再赘述。四、实验内容1.文氏桥振荡器的实现根据元件包所提供的元件，应用集成运放设计并搭建实现文氏桥振荡电路，调解电路中参数使得电路输出从有到无，从正弦波到失真。定量的绘出正弦波的波形，记录起振时的电路参数，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。并记录最大不失真输出时的振幅。①Multisim仿真电路图：②取R=10kΩ，C=16nF,设计输出正弦波频率f=1kHz。从0开始调节滑动变阻器Rw,当Rw＜6kΩ时，电路无输出波形；当Rw=6kΩ时，电路起振，此时电路的参数为：R=10kΩ,C=16nF，R1=10kΩ，R2=10kΩ，Rw=6kΩ，R3=5kΩ，Rf=21kΩ，Rf/R1=2.1，比理论值Rf/R1=2时就开始起振稍大。输出波形如下：逐渐增大Rw，输出波形的幅度变大但频率不变。直至Rw=7.5kΩ时，输出波形都未发生失真，此时，最大不失真振幅为6V，波形图如下：继续增大Rw，输出波形发生失真，当Rw=50kΩ时，输出波形近似为方波：在电路中负反馈强弱1+Rf/R1决定了起振条件和输出波形。当负反馈很弱，1+Rf/R1＜3时，电路不起振，无输出波形；当1+Rf/R1≥3时，电路起振，输出正弦波，逐渐增大反馈深度，输出波形的振幅增大；若反馈深度1+Rf/R1过大时，输出波形发生失真，随反馈深度的增大逐渐变为方波。2.研究RC参数对震荡频率的影响改变R、C参数的大小，用示波器观察起振的正弦输出，分析RC参数对震荡频率的影响。取R=1kΩ，C=16nF，输出波形为：RC相比原电路减小了10倍，输出波形相比于原电路，频率增大了十倍。RC越小，输出波形的频率越大。他们满足f=1/2πRC的关系。3.稳幅作用的分析断开稳幅电路中的D1、D2，调解电路参数，使得输出为最大不失真状态，分析D1，D2在电路中的稳幅作用。若断开二极管，当1+Rf/R1＞3时，文氏桥起振，但此时输出波形已失真，若减小Rf/R1至1+Rf/R1刚好等于3时，输出波形刚好未失真，为最大不失真状态。最大不失真状态电路图：输出波形：二极管的稳幅作用：振荡输出电压信号过零时，二极管上的电压很小，电阻很大，使负反馈最弱，于是整体上正反馈最强，输出信号电压迅速增大。到输出电压达到0.7V以上时，二极管逐渐导通，负反馈作用逐渐体现并加强，于是输出信号电压增幅减小，配合电位器，振幅得到控制。