東南大學(xué)模電實驗八RC正弦波振蕩器

1、實驗八 RC正弦波振蕩器實驗?zāi)康模?、 熟悉仿真軟件Multisim的使用，掌握基于軟件的電路設(shè)計和仿真分析方法。2、 熟悉PocketLab硬件實驗平臺，掌握基本功能的使用方法；3、 掌握RC正弦波振蕩器的設(shè)計與分析方法；4、 掌握RC正弦波振蕩器的安裝與調(diào)試方法。實驗預(yù)習(xí)：1、 在圖8-1所示的RC相移振蕩電路中，請計算振蕩器的振蕩頻率和振幅起振條件，并將振蕩頻率填入表格8-1。圖8-1. RC相移振蕩電路解：2、 根據(jù)圖8-2，采用OP37運(yùn)算放大器和現(xiàn)有元器件值，設(shè)計文氏電橋振蕩器。要求振蕩頻率為800Hz。圖8-2. 文氏電橋振蕩電路解：3、 復(fù)習(xí)Multisim中示波器和頻譜分析儀

2、的使用方法。4、 復(fù)習(xí)開環(huán)方法，思考如何在Multisim中完成開環(huán)驗證電路。實驗內(nèi)容：1、 仿真實驗1、 在Multisim中搭試圖8-1RC相移振蕩電路的開環(huán)分析電路，理解起振和穩(wěn)定的相位條件與振幅條件，并將電路截圖為圖8-3。仿真設(shè)置：Simulate-Analyses-AC analysis將開環(huán)仿真獲得的幅頻和相頻圖截圖為8-4。并以此獲知電路的振蕩頻率為 649.7916Hz 。圖8-3. RC相移振蕩電路開環(huán)仿真圖圖8-4. RC相移振蕩電路開環(huán)仿真幅頻圖和相頻圖2、 在Multisim中搭建圖8-1所示電路，并進(jìn)行瞬態(tài)仿真，用示波器查看瞬態(tài)波形；用頻譜分析儀查看輸出信號的頻譜。

3、仿真設(shè)置：Simulate-Run注意觀察振蕩器的起振過程。讀出示波器上瞬態(tài)波形的周期和分析頻譜分析儀上輸出信號頻譜，獲得振蕩器的仿真振蕩頻率，填入表8-1。表8-1：RC相移振蕩電路振蕩頻率計算值仿真值實測值振蕩頻率649.75Hz609.44Hz620Hz瞬態(tài)波形：頻譜：3、 如果需要將圖8-1電路的振蕩頻率減小10倍或增加10倍，請重新設(shè)計電路參數(shù)，并將改動的參數(shù)列表8-2。（根據(jù)設(shè)計情況改變表格欄）表8-2：RC相移振蕩電路振蕩頻率改動前改動頻率減小10倍改動頻率增大10倍改動元件(R和C只改動一個)RCRCRC元件值10k10nF100k100nF/0.99nF4、 將預(yù)習(xí)中設(shè)計的文

4、氏電橋振蕩器，輸入Multisim。經(jīng)過調(diào)試修改（可采用開環(huán)驗證相位和幅度的起振條件），采用Simulate-Run，查看瞬態(tài)仿真波形和頻譜。將設(shè)計參數(shù)填入表8-3。將仿真獲得的振蕩頻率填入表格8-4。將示波器上的瞬態(tài)波形和頻譜分析儀上的輸出信號頻譜截圖于8-5,8-6。表8-3：文氏電橋振蕩電路振蕩頻率C1（uF）R1（k）R2（k）R3（k）R4（k）0.0120101210表8-4：文氏電橋振蕩電路振蕩頻率設(shè)計值仿真值實測值振蕩頻率800Hz795.36Hz800Hz圖8-5. 文氏電橋振蕩器瞬態(tài)波形圖圖8-6. 文氏電橋振蕩器頻譜圖2、 硬件實驗本實驗采用PocketLab實驗平臺提供

5、的直流+5V、-5V電源，示波器等工具。1、 電路連接首先根據(jù)圖8-1在面包板上搭試電路，采用AD公司的集成運(yùn)放模塊OP37。2、 瞬態(tài)波形觀測在電腦中打開PocketLab的示波器界面，選擇合適的時間和電壓刻度，顯示輸出波形。并在窗口中直接讀出其振蕩波形的峰峰值和振蕩頻率，填入表8-1，比較計算值，仿真值和測試值是否一致。將瞬態(tài)波形截圖于8-8。3、 頻譜測量在電腦中打開PocketLab的FFT分析界面，選擇合適的頻率范圍，顯示輸出波形頻譜。并在窗口中直接讀出其振蕩頻率。將頻譜圖截圖于8-9。圖8-8. RC相移振蕩器瞬態(tài)仿真波形圖8-9. RC相移振蕩器頻譜圖4、 將設(shè)計好的文氏電橋振蕩器采用以上RC相移振蕩器的硬件實驗步驟，在PocketLab的相應(yīng)測量工具上獲得其振蕩頻率，填入表8-4。將測試得到的瞬態(tài)波形和頻譜圖截圖于8-10,8-11。圖8-10. 文氏電橋振蕩器瞬態(tài)仿真波形圖8-11. 文氏電橋振蕩器頻譜分析實驗思考：1、 將圖8-1所示電路中的C從10nF改為0.1nF后，進(jìn)行Multisim仿真，結(jié)果如何？請解釋原因。答：頻率約為59kHz，不是10nF時頻率的100倍，且波形失真。原因是此時C的值不夠大，不能忽略放大器內(nèi)部的電容。2、 在思考1的基礎(chǔ)上，將運(yùn)放從OP37改為741后，再進(jìn)行