廈門(mén)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)九 集成運(yùn)算放大器組成的 RC 文氏電橋振蕩器

實(shí)驗(yàn)九集成運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆债a(chǎn)生自激振蕩的振幅平衡條件和相位平衡條件；了解文氏電橋振蕩器的工作原理及起振的條件和穩(wěn)幅原理。二實(shí)驗(yàn)原理 產(chǎn)生自激振蕩的條件：振幅平衡條件：反饋信號(hào)的振幅應(yīng)該等于輸入信號(hào)的振幅，即VF=Vi或|AF|=1相位平衡條件：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相位，其相位差應(yīng)為：Ф=ФA+ФF=±2nπ（n=0、1、2……）RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性：RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)如圖2(a)所示，其電壓傳輸系數(shù)為：

當(dāng)R1=R2=R，C1=C2=C時(shí)，則上式為：若令上式虛部為零,即得到諧振頻率fo為： 當(dāng)f=fo時(shí)，傳輸系數(shù)最大，相移為0；幅頻特性相頻特性如圖2（b）（c）3自動(dòng)穩(wěn)幅：由運(yùn)算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器原理圖如圖3所示，負(fù)反饋系數(shù)為：，在深度負(fù)反饋情況下：。因此，改變RF或者R1就可以改變放大器的電壓增益。三、實(shí)驗(yàn)儀器 1、示波器1臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)3、直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)4、數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái)5、多功能電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)6、交流毫伏表1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、電路分析及參數(shù)計(jì)算：分析圖6電路中，運(yùn)算放大器和RF1，RF2及Rw構(gòu)成同相放大器，調(diào)整Rw即可調(diào)整放大器的增益；RC串——并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端經(jīng)R2、R3構(gòu)成分壓電路分壓送運(yùn)算放大器的同相端，構(gòu)成正反饋，D1,D2為穩(wěn)伏二極管。在不接穩(wěn)伏二極管時(shí)，在諧振頻率點(diǎn)，正反饋系數(shù)為：F(+)=VF(+)/Vo=R2/3（R2+R3）而反饋系數(shù)為：F(-)=Rw(RF1+RF2+Rw)為保證電路能穩(wěn)定振蕩，則要求：F(+)=F(-),由此，根據(jù)電路參數(shù)，計(jì)算Rw的理論值；Rw=0.628125K同相放大器的電壓增益AVF=33；電路的振蕩頻率fo=1.6076KHz；2、振蕩器參數(shù)測(cè)試：（1）按圖6搭接電路，（CD1,CD2不接，K撥向1）經(jīng)檢查無(wú)誤后，接通+12V電源；（2）調(diào)節(jié)Rw，用示波器觀察輸出波形，在輸出為最佳正弦波，測(cè)量輸出電壓Vp-p；Vp-p=20.5V（3）測(cè)量Rw值Rw=0.607k（4）用李薩茹波形測(cè)量振蕩頻率；李薩茹波形測(cè)量信號(hào)頻率方法：將示波器CH1接振蕩器輸出，CH2接信號(hào)發(fā)生器正弦波輸出，令示波器工作在“外掃描X-Y”方式；當(dāng)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器頻率時(shí)，若信號(hào)發(fā)生器頻率與振蕩器頻率相同時(shí)，示波器將出現(xiàn)一橢圓；通過(guò)此方法可測(cè)量未知信號(hào)頻率。F=1.592kHZ3、振幅平衡條件的驗(yàn)證：在振蕩器電路中，調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形為正弦波時(shí)，保持Rw不變，將開(kāi)關(guān)K撥向2位置，則，即輸入正弦信號(hào)（頻率為振蕩頻率，峰-峰值Vip-p=100mV）則電路變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測(cè)量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器（開(kāi)關(guān)K撥向1位置），調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形略微失真，再將開(kāi)關(guān)撥向位置2，電路又變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測(cè)量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復(fù)為振蕩器（開(kāi)關(guān)K撥向1位置），調(diào)節(jié)Rw，使輸出波形停振，再將開(kāi)關(guān)撥向2位置，電路又變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測(cè)量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；表1：振幅平衡條件驗(yàn)證：工作狀態(tài)測(cè)量值測(cè)量計(jì)算值Virms(mV)Vo(V)VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VOAF(+)良好正弦波1001.19300.39310.035833.740.0301.01略微失真1001.20150.39600..036033.980.02991.02停振1001.19080.39240.035733.680.02981.01良好正弦波時(shí)理論值1001.16670.38890.035433.000.03031.004.觀察自動(dòng)振幅電路作用：在圖6基礎(chǔ)上，接入穩(wěn)伏二極管D1,D2，調(diào)節(jié)點(diǎn)位置Rw，觀察輸出波形的變化情況。測(cè)量輸出正弦波電壓Vp-p的變化范圍。五、預(yù)習(xí)要求：1、復(fù)習(xí)RC橋式振蕩器的工作原理，并按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1要求，進(jìn)行參數(shù)的理