RC正弦波振蕩器

RC正弦波振蕩器

本節(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn)RC串并式正弦波振蕩器橋式(文氏)振蕩電路的工作過程RC正弦波振蕩電路的組成及振蕩原理正弦波振蕩電路的介紹圖為正弦波振蕩電路的方框圖，它由放大電路A和反饋網(wǎng)絡(luò)F組成。假設(shè)開始時(shí)，放大電路輸入端接一正弦信號，經(jīng)放大后，在輸出端得到正弦電壓，經(jīng)反饋后，在2端得到一個(gè)同頻率的正弦信號，如果與大小相等，相位相同，即＝，那么當(dāng)開關(guān)S從1例向2后，放大電路的輸入信號保持不變，從而使輸出電壓保持不變，即電路“無中生有”地產(chǎn)生了一個(gè)正弦信號。由于，所以，產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是

寫成模和輻角的形式，即為

式(10.1.2)稱為幅度平衡條件，式(10.1.3)稱為相位平衡條件。2、RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件

由于一般來說，或是頻率ω的函數(shù)，因此為了得到單一頻率的正弦波，在放大電路或反饋網(wǎng)絡(luò)中就必須包含一個(gè)由動(dòng)態(tài)元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)，若選頻網(wǎng)絡(luò)由RC元件組成，則稱振蕩電路為RC振蕩電路；RC振蕩電路一般用來產(chǎn)生1MHz以下的中低頻信號，式(10.1.2)所表示的幅度平衡條件是指電路已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后而言的。要使電路能自行建立振蕩，在電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)前還必須滿足

即環(huán)路放大倍數(shù)大于1，反饋網(wǎng)絡(luò)引人的反饋是正反饋。這樣，電路噪聲中滿足相位平衡條件的微弱的正弦信號才能不斷循環(huán)放大，達(dá)到一定的幅值。為使環(huán)路放大倍數(shù)能隨著輸出電壓的增大由大于1變?yōu)榈扔?，在放大電路或反饋電路中應(yīng)包含有穩(wěn)幅電路，電路從到的過程，就是正弦振蕩的建立過程?？偨Y(jié)正弦波振蕩電路是一個(gè)具有正反饋的放大電路，電路中包含選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路，選頻網(wǎng)絡(luò)決定了電路的振蕩頻率ω0.穩(wěn)幅電路可以控制放大倍數(shù)或反饋系數(shù)的大小，從而可以控制輸出信號的幅值。一、RC橋式振蕩電路

1.電路原理圖一、RC橋式振蕩電路RC串并式正弦波振蕩器繼續(xù)本頁完1、電路原理圖振蕩電路的四個(gè)基本組成部分：

1.由運(yùn)放A組成基本放大器；

2.由兩節(jié)RC回路組成了正反饋網(wǎng)絡(luò)及選頻網(wǎng)絡(luò)。

3.由熱敏電阻Rf(負(fù)反饋電阻)組成穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。為書寫方便,本課件凡是相量均用紅色字體表示而不在字上加點(diǎn)“·”。對選頻反饋網(wǎng)絡(luò)來說是同相放大電路正反饋及選頻網(wǎng)絡(luò)+－Vi=VfRC+-+ARfR1VoCR兩個(gè)串并聯(lián)RC組成的網(wǎng)絡(luò)可等效看成由兩個(gè)容性元件Z1、Z2組成。振蕩電路的四個(gè)基本組成部分：

1.由運(yùn)放A組成基本放大器；

2.由兩節(jié)RC回路組成了正反饋網(wǎng)絡(luò)及選頻網(wǎng)絡(luò)。

3.由熱敏電阻Rf(負(fù)反饋電阻)組成穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。RC串并式正弦波振蕩器橋式名稱的來由一、RC橋式振蕩電路繼續(xù)本頁完對選頻反饋網(wǎng)絡(luò)來說是同相放大電路正反饋及選頻網(wǎng)絡(luò)Z1Z21、電路原理圖++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－RfR1Z1Z2RC+-+ARfR1VoCR+－Vi=Vf由于放大器A的兩個(gè)輸入端分別與Z1、Z2、Rf、R1的組成如電橋的形式，所以稱為橋式振蕩電路。RC串并籃式正附弦波京振蕩我器2、RC串并頸聯(lián)選棵頻網(wǎng)載絡(luò)的壤選頻峽特性RC選頻插網(wǎng)絡(luò)憐等效殿阻抗度的推諸導(dǎo)一、RC橋式樸振蕩勿電路繼續(xù)本頁啄完Z1由RC串聯(lián)濾而成及，所夸以2、RC串并絡(luò)聯(lián)選士頻網(wǎng)嫩絡(luò)的幻玉選頻掀特性1、電缺路原否理圖Z1=R+XCZ2由RC并聯(lián)宜而成勿，所焦以Z2=貿(mào)——謠—R·XCR+XCRC+RfCR+－Vi=VfVo由圖勵(lì)可以洗看出Vf(Vi)可近輛似由Z1、Z2對Vo分壓凍得出。——運(yùn)——介(1牙)——帖——擺(2墻)選頻錘網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)的反屑饋系野數(shù)FV由分特壓原鈴理得互出正反協(xié)饋及男選頻嗓網(wǎng)絡(luò)本電賣路關(guān)糾鍵是窗分析旺兩個(gè)示串并鳥聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)紫的特稻性，桂即兩文個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)杜對不泛同頻段率的孔正弦屆波的花阻抗促和相演位關(guān)折系，抖從而椒得出忌電路步是如速何選批頻和蜓振蕩垃的。++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－RC串并吧式正聰弦波回振蕩技器反饋黎系數(shù)淘表達(dá)何式的很推導(dǎo)繼續(xù)本頁便完FV=作—葉=脫——哥—VfVoZ2Z1+Z2——怕(3呢)其中XC=1無/(jC)——擁—(丹4)聯(lián)立漏四式嗚解得油分壓幫系數(shù)FV一、RC橋式免振蕩址電路Z1由RC串聯(lián)劍而成兇，所符以2、RC串并捐聯(lián)選是頻網(wǎng)突絡(luò)的綢選頻扮特性1、電張路原益理圖Z1=R+XCZ2由RC并聯(lián)演而成減，所撐以Z2=澇——思—R·XCR+XC——燙——兄(1薯)——晨——欄(2歷)正反農(nóng)饋及苗選頻纏網(wǎng)絡(luò)RC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－由圖露可以臣看出Vf(Vi)可近謝似由Z1、Z2對Vo分壓著得出。選頻乳網(wǎng)絡(luò)世的反包饋系板數(shù)FV由分改壓原渠理得菜出RC串并避式正駁弦波丘振蕩答器過度繼續(xù)正反翼饋及漲選頻跨網(wǎng)絡(luò)一、RC橋式歷振蕩匆電路2、RC串并灶聯(lián)選版頻網(wǎng)倡絡(luò)的檢選頻說特性1、電自路原陣?yán)韴DRC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－聯(lián)立倍四式正解得膝分壓兔系數(shù)FVRC串并義式正活弦波擱振蕩蟻器反饋兼系數(shù)失的幅鏈頻表惰達(dá)式米和相峰頻表付達(dá)式繼續(xù)本頁寸完FV=炊——乎——弓——慶——jRC(1-2R2C2)+

j3RC令0=1/R總CFV=鋒——遍——鍬——逗——13+j(——－——）00則FV的幅中值FV是(幅頻眉特性)FV=突——?jiǎng)t——撓——孩——1FV的相都頻特堅(jiān)性f=-ar貌ctg——燦——(—－—）003正反薯饋及癢選頻姨網(wǎng)絡(luò)聯(lián)立慚四式時(shí)解得例分壓戚系數(shù)FV一、RC橋式陸振蕩職電路2、RC串并盛聯(lián)選鍬頻網(wǎng)習(xí)絡(luò)的詞選頻蠻特性1、電享路原遍理圖RC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－注意就：式援中的f是反澡饋信難號Vf與輸故出信仍號Vo的相欣位差笛。分壓洪系數(shù)FV的大簽小反紙映出瓜選頻徑網(wǎng)絡(luò)購對什殃么頻因率央的正慈弦信嘉號反眠饋量底大，粥什么成頻率鑒的正貍弦信濟(jì)號反解饋量救小。FV的相瞞位反中映了放選頻歐網(wǎng)絡(luò)瞞輸出堪的反紐奉饋信項(xiàng)號哪旬個(gè)頻燈率是甚屬于頂正反箭饋。32+(—－—)200RC串并搏式正間弦波蹲振蕩害器過度繼續(xù)正反械饋及己選頻帆網(wǎng)絡(luò)一、RC橋式扭振蕩偶電路2、RC串并買聯(lián)選疲頻網(wǎng)弦絡(luò)的下選頻辛特性1、電牽路原適理圖RC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－FV的幅院值FV是(幅頻培特性)FV=濱——獸——中——粗——1FV的相沸頻特肅性f=-ar終ctg——養(yǎng)——(—－—）00332+(—－—)200RC串并微式正箏弦波蓄振蕩財(cái)器相頻椒表達(dá)朋式的喬意義繼續(xù)本頁自完討論FV的相啦頻特投性f知：正反皆饋及束選頻即網(wǎng)絡(luò)當(dāng)外技來頻海率=0時(shí)，f=0，其意妖義為：在輸鈔入的根各種驚頻率獅中只悶有0這個(gè)斑頻率扭的Vf與Vo是同相圍的。一、RC橋式聚振蕩偶電路2、RC串并恨聯(lián)選軌頻網(wǎng)茂絡(luò)的璃選頻創(chuàng)特性1、電毀路原阿理圖RC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－FV的幅云值FV是(幅頻亡特性)FV=蜜——隨——只——難——1FV的相嗓頻特森性f=-ar祝ctg——巾——(—－—）00332+(—－—)2000=1只/(RC)是一脊個(gè)由壟選頻似網(wǎng)絡(luò)物本身撓特性株決定稼的頻釋率，胞與外貢來頻絮率無但關(guān)。子它對食外來晝頻率裙相當(dāng)蔑于起抱到一鞏個(gè)門篩的作蔬用，涂外來鐵頻率釋與這逆?zhèn)€頻爺率相階同，支選頻貫網(wǎng)絡(luò)捐的門故就打枕開讓維其通踏過，層其它碼頻率肚則受攻到衰競減。在=0時(shí)，Vf與Vo同相，而同相俘放大福電路武中Vo與Vi同相航，所辭以Vf與Vi同相，符合險(xiǎn)正反獲饋的凝相位弊條件退，其賽它頻蠟率都蛛不同絮相，做不符譽(yù)合正森反饋掌相位上條件盞。正反花饋頻勤率的胃確定RC+RfCR+－Vi=VfVo++-+ARfR1VoZ1Z2Vi=Vf－RC串并胞式正龜弦波眨振蕩怒器繼續(xù)本頁穴完當(dāng)=0，f=0，正反羽饋。把=0代入險(xiǎn)幅頻律特性郊式得FV=1/3由反蠅饋系疊數(shù)的底定義狡知：拐頻率躍為0的正倆反饋知電壓Vf(Vi)是輸務(wù)出電局壓Vo的1/3。由支式知固這是鋪各頻扣率的際反饋戲電壓徑中最喜大的朵一種怖。正反濫饋及犬選頻繭網(wǎng)絡(luò)FV=Vf/Vo一、RC橋式序振蕩押電路2、RC串并飛聯(lián)選蝕頻網(wǎng)弱絡(luò)的怨選頻件特性1、電甘路原肥理圖由幅蹄頻特手性計(jì)蕉算式巾知，大于均或小糟于0的其懸它頻誕率的附反饋先系數(shù)歪都小乓于1/3，所界以說0頻率型的正勒弦信周號的叉反饋莖電壓攔是最宏大的吉。FV的幅騾值FV是(幅頻終特性)FV=顏——盾——拳——樣——1FV的相隊(duì)頻特謙性f=-ar員ctg——索——(—－—）0032+(—－—)2003RC串并筐式正沿弦波漲振蕩祝器過度繼續(xù)一、RC橋式證振蕩琴電路2、RC串并約聯(lián)選坐頻網(wǎng)兇絡(luò)的王選頻現(xiàn)特性1、電夠路原笑理圖RC+RfCR+－Vi=VfVoFV的幅殼值FV是(幅頻荒特性)FV=浸——玻——砌——俯——1FV的相召頻特悼性f=-ar背ctg——逃——(—－—）0032+(—－—)2003正反劃饋及財(cái)選頻壁網(wǎng)絡(luò)當(dāng)=0，f=0，正反犁饋。把=0代入廊幅頻慣特性隙式得FV=1/3由反襯饋系乎數(shù)的頭定義除知：竿頻率循為0的正倦反饋風(fēng)電壓Vf(Vi)是輸毯出電烈壓Vo的1/3。由鹽式知質(zhì)這是莖各頻兩率的悲反饋方電壓趙中最兔大的研一種咳。FV的幅蜂值FV是(幅頻籍特性)FV=李——慢——黃——庫——1FV的相六頻特耗性f=-ar餓ctg——粉——(—－—）0032+(—－—)2003RC串并恥式正尾弦波腿振蕩下器幅頻尚特性婦曲線史和相棕頻特扣性曲遇線繼續(xù)本頁易完幅頻回特性臺(tái)曲線相頻姨特性梨曲線FV=Vf/Vo1/董3當(dāng)=0時(shí)，路反饋顯信號德的電家壓Vf是最綠大的獲。當(dāng)=0時(shí)，席反饋詠信號軟相移儉為0，即某是正氣反饋拼。RCCR+－Ii=VfVO/00.10100.10.20.30.4FV1/00.101030of60o90o-30o-60o-90o1一、RC橋式撇振蕩穴電路2、RC串并刊聯(lián)選刮頻網(wǎng)隔絡(luò)的主選頻稿特性1、電劍路原賓理圖正反父饋及油選頻桿網(wǎng)絡(luò)當(dāng)=0，f=0，正反庫饋。把=0代入和幅頻脊特性球式得FV=1/3由反暗饋系著數(shù)的玩定義陶知：賽頻率(0)的正錢反饋介電壓Vf(Vi)是輸逼出電希壓Vo的1/3。由畝式知婦這是資各頻騎率的戀反饋席電壓索中最追大的背一種野。接通癢電源律瞬間言，階疑躍電手壓產(chǎn)猜生了梨各種星頻率汽的正案弦信補(bǔ)號，販其中眼也包所括了前與選喂頻網(wǎng)剪絡(luò)固假有頻嬌率0相同課的正非弦信付號，害當(dāng)然喪這個(gè)粗信號括很微布弱，鍬必須怠進(jìn)行暫放大。3、振種蕩的用建立旦與穩(wěn)筍定10210200=1/R項(xiàng)C0000各種董頻率源的信惹號通枕過選避頻網(wǎng)到絡(luò)后場，只釣有與東選頻蠅網(wǎng)絡(luò)0相同寸的頻桂率的飽信號住才能擦通過(理想肅情況)。0繼續(xù)本頁脈完AV=1巧+(Rf/R1)RC+-+ARfR1VoCRRC串并漁式正演弦波燒振蕩少器一、RC橋式沸振蕩間電路2、RC串并甩聯(lián)選枕頻網(wǎng)斧絡(luò)的津選頻屢特性1、電盈路原陣?yán)韴D3、振唇蕩的漲建立少與穩(wěn)濁定京起振公及穩(wěn)較定過械程和花圖解0的信礙號通踐過放桶大后稅，反診饋回稍輸入彼端的水信號攜比上冒一次基的信版號要融大一云些，尼輸出響信號捆亦隨早之增席大。如此擴(kuò)循環(huán)待，輸監(jiān)出幅繪度越錯(cuò)來越會(huì)大，赤最后津穩(wěn)幅這電路掉把輸如出電嘗壓的好幅度屯穩(wěn)定市下來怨。3、振蝦蕩的扛建立膊與穩(wěn)曲定10200繼續(xù)本頁嫩完因?yàn)橹币S簽持振圍蕩，弄振幅飄關(guān)系蛋必須影符合AF=1?，F(xiàn)在利串并垂聯(lián)網(wǎng)防絡(luò)的震反饋風(fēng)系數(shù)F=1計(jì)/3，那么晝放大商器的戶增益勤只需A=3，振蕩緒就能矛維持理，這棕是很嘩容易源達(dá)到掩的。際當(dāng)然品振蕩揉剛開進(jìn)始時(shí)運(yùn)應(yīng)該章有A略大英于3。電路罩的電忍壓放校大倍匪數(shù)由只同相奪放大抓電路判的電味壓增竄益表厘達(dá)式AV=1刻+(Rf/R1)決定率。RC+-+ARfR1VoCRRC串并破式正變弦波遺振蕩艘器一、RC橋式得振蕩陶電路2、RC串并四聯(lián)選靈頻網(wǎng)險(xiǎn)絡(luò)的侮選頻致特性1、電斑路原德理圖0=1/R墨CAV=1員+(Rf/R1)振蕩寇電路舞電壓圈放大姓倍數(shù)日的確紐奉定0的信更號通組過放回大后彩，反儀饋回狼輸入琴端的游信號向比上盈一次提的信少號要無大一息些，輪輸出避信號欲亦隨攝之增啞大。如此吳循環(huán)咳，輸緊出幅修度越器來越脫大，濕最后興穩(wěn)幅燃電路淋把輸蔽出電闊壓的爪幅度煌穩(wěn)定圣下來丈。3、振殿蕩的超建立護(hù)與穩(wěn)別定由振步蕩建沿立與撐穩(wěn)定提過程宣分析街得，垂電路盆的選挎頻網(wǎng)煎絡(luò)只經(jīng)通過0，電馳路最知后輸播出的鼓信號淹的頻合率也逝是0，所語以RC橋式屑振蕩單電路亡的振襖蕩頻倦率也鑒就是0了。繼續(xù)本頁將完4、振稻蕩頻價(jià)率和腦振蕩瓜波形振蕩鉗頻率0=1/(RC)或f0=1/(2RC)RC串并鳳式正嗚弦波零振蕩威器一、RC橋式輝振蕩私電路2、RC串并共聯(lián)選員頻網(wǎng)灣絡(luò)的術(shù)選頻局特性1、電盟路原劈燕理圖10200RC+-+ARfR1VoCRAV=1挎+(Rf/R1)0=1/R競C4、振翼蕩頻鄰率與反振蕩決波形在實(shí)賀際應(yīng)運(yùn)用中載要注斥意汽：當(dāng)AV略大湖于3時(shí)香，輸眼出是靠正弦戲波，忠但AV遠(yuǎn)大禍于3時(shí)，稠放大披器進(jìn)武入非漂線性銅區(qū)，叫則輸徑出就朽不是余正弦肉波了吳。AV=1討+(Rf/R1)102RC+-+ARfR1VoCR5、穩(wěn)他幅措們施扔指示Rf3、振因蕩的歪建立鋼與穩(wěn)壇定0繼續(xù)4、振雅蕩頻特率和榨振蕩喇波形放大芳器的AV由剛勞開始皆振蕩屯時(shí)略怕大于3，變懇成維喊持振箏蕩時(shí)凍的等究于3，在僵這里禮主要把是依毫靠擺負(fù)溫吉度系凳數(shù)瓦的熱毯敏電桂阻Rf來實(shí)珠現(xiàn)的。5、穩(wěn)恢幅措而施由同大相放息大器為的電艇壓增集益計(jì)繳算式齊可知批，只摩要使Rf減少貍，就購能使盯電壓蠶增益律降下鑒來的。RC串并紡式正揪弦波槍振蕩晃器一、RC橋式狐振蕩鑰電路1、電剪路原雞理圖2、RC串并掠聯(lián)選處頻網(wǎng)易絡(luò)的探選頻鐮特性000=1/R侍CRC串并浩式正存弦波頭振蕩距器3、振辰蕩的疤建立妻與穩(wěn)侍定10210200004、振錦蕩頻石率和注振蕩止波形5、穩(wěn)萬幅措傾施負(fù)溫屈度系律數(shù)熱增敏電演阻是償隨溫蜂度升高電阻該值減少的元腎件。一、RC橋式迷振蕩另電路1、電危路原違理圖放大項(xiàng)器的AV由剛騰開始雖振蕩上時(shí)略壘大于3，變倚成維鋼持振退蕩時(shí)踏的等搞于3，在薯這里貧主要更是依蠅靠杯負(fù)溫屆度系鎮(zhèn)數(shù)萍的熱著敏電蓋阻Rf來實(shí)求現(xiàn)的。2、RC串并悔聯(lián)選捉頻網(wǎng)驢絡(luò)的宇選頻枝特性RC+-+ARfR1VoCRAV=1瘦+(Rf/R1)0=1/R級CRf的工脈作原朱理及伶電路節(jié)穩(wěn)幅副過程繼續(xù)本頁餅完圖中