RC正弦波振荡电路-报告

1电子线路EDA报告专业电气工程及其自动化学生姓名xxxx学号xxxxxx题目RC正弦波振荡电路指导教师xx2016年x月x日一、任务与要求了解用集成运算放大器构成简单的正弦波的方法，掌握RC桥式正弦波振荡器的设计、仿2真与调试方法。理解RC正弦波振荡电路的工作原理，利用Multisim软件创建RC桥式正弦振荡电路图，仿真分析其起振条件，稳幅特性。掌握Multisim软件中常用元器件的选取和参数设置，常用电子仪表的使用及电路调试的基本方法。设计一个RC桥式振荡电路。其正弦波输出为：振荡频率：500Hz振荡频率测量值与理论值的相对误差电源电压变化时，振幅基本稳定振荡波形对称，无明显非线性失真二、电路原理分析1、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，如图1所示。图中RC选频网络形成正反馈电路，并由它决定振荡频率，和形成负反馈回路，由它决定起振的幅值条件和调节波形的失真程度与稳幅控制。在满足1212RRRCCC，的条件下，该电路的振荡频率：o12fRC（①）起振幅值条件abvf1a3RRAR或ba2RR（②）式中b43dRRRr，dr为二极管的正向动态电阻。2、参数确定与元件选择一般说来，设计振荡电路就是要产生满足设计要求的振荡波形。因此振荡条件是设计振荡电路的主要依据。设计如图1所示振荡电路，需要确定和选择的元件如下：（1）确定R、C值根据设计所要求的振荡频率of，由式（①）先确定RC之积，即o12RCf（③）为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻iR和输出电阻oR的影响，应使R满足下列关系式：ioRRR一般iR约为几百千欧以上（如LM741型i0.3MΩR），oR而仅为几百欧以下，初步选定3R之后，由式（③）算出电容C值，然后，再复算R取值是否能满足振荡频率的要求。若考虑到电容C的标称档次较少，也可以先选电容C，再算电阻R。（2）确定aR和bR电阻aR和bR应由起振的幅值条件来确定。由式②可知，ba2RR，通常取ba2.12.5RR，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即：abRRR于是可导出：a3.13.52.12.5RR（④）（3）确定稳幅电路及元件值常用的稳幅方法，是利用vf1A随输出电压振幅上升而下降（负反馈加强）的自动调节作用实现稳幅。为此aR可选用正温度系数的电阻（如钨丝灯泡），或bR选用负温度系数的电阻（如热敏）。图1中，稳幅电路由两只反向并联的二极管12DD、和电阻3R并联组成，利用二极管正向动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，在二极管两端并联小电阻3R，这是一种最简单易行的稳幅电路。在选取稳幅元件时，应注意以下几点：（a）稳幅二极管12DD、宜选用特性一致的硅管。（b）并联电阻3R的取值不能过大（过大对削弱波形失真不利），也不能过小（过小稳幅效果差），实践证明，取3dRr时，效果最佳，通常3R取35kΩ即可。当3R选定之后，4R的值可由下式求得：34b3db2RRRrRR（4）选择集成运算放大器振荡电路中使用的集成运算放大器，除要求输入电阻高、输出电阻低外，最主要的是运算放大器的增益——带宽积GBW应满足如下条件，即oGBW3f4若设计要求的振荡频率of较低，则可选用任何型号的运算放大器（如通用型）。（5)选择阻容元件选择阻容元件时，应注意选用稳定性较好的电阻和电容（特别是串并联回路的R、C），否则将影响频率的稳定性。此外，还应对RC串并联网络的元件进行选配，使电路中的电阻、电容分别相等。三、仿真与结果分析3.1仿真电路的创建图1RC桥式正弦振荡电路图RC串并联电路构成正负反馈支路，同时兼做选频网络，R3，R4及二极管元件构成负反馈和稳幅环节。滑动变阻器R4，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件并改善波形。利用俩个反向并联二极管正向电阻的非线性特性来实现稳幅。1210RR,1233CCnF电路振荡频率：0911500223.14103310fHZRC3.2仿真步骤与结果分析刚开始运行电路时，输出波形如图2，几乎与X轴平行，没有波形输出。5图2起始波形经过不久，移动滑动变阻器，波形开始产生振荡，幅度逐渐增大，达到一个最大值，保持幅度以正弦输出。如图3，图4。图3一段时间后的波形6图4稳定波形实验结果：1214.540v14.540vAAVV，。得振幅为14.540V。振荡频率：500Hz振荡频率测量值与理论值的相对误差5%振荡波形对称，无明显非线性失真3.2.1起振过程分析根据起振条件||1AF，负反馈系数max1/3F，只要负反馈放大器的放大倍数A大于3，就可产生正弦波振荡。运行并双击示波器图标XSC1，可以看出电路慢慢地振荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。由于在R4支路中增加反并联二极管，利用二极管电流增大动态电阻减下的特性构成稳幅环节，从而得到稳定的正弦波输出，起振和稳幅过程如图5。图5起振和稳幅过程7负反馈电路中有两个二极管,它们的作用是稳定输出信号的幅度。也可以采用其他的非线形元件来自动调节反馈的强度,以稳定振幅。四、心得体会在这次电子线路的课程设计中我设计了一个RC正弦振荡电路。使用的是Multisim仿真软件，该软件功能强大，使用便捷，在运用中逐渐掌握了Multisim基本使用方法。在仿真电路图完成之后，我不断调试元件参数，最终确定了比较合理的元件参数。在仿真的波形调试过程中一定要有耐心和细心，波形振荡需要一定时间，不能认为开始是直线就不会产生正弦波。而波形产生了也不一定是正弦波，可能会有一定幅度失真，需要通过调整参数来减小失真程度。而且经过了这次RC正弦波振荡器电路设计及仿真的实践，我对于multisim软件的使用方法有了更深刻的理解和熟悉，对于模拟电路技术的知识也得到了巩固，总的来说觉得自己在软件使用上还不够熟悉，需要以后更多的练习去熟练掌握软件的使用。