廈門大學 實驗九 集成運算放大器組成的 RC 文氏電橋振蕩器

實驗九集成運算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器一實驗目的掌握產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。二實驗原理 產生自激振蕩的條件：振幅平衡條件：反饋信號的振幅應該等于輸入信號的振幅，即VF=Vi或|AF|=1相位平衡條件：反饋信號與輸入信號同相位，其相位差應為：Ф=ФA+ФF=±2nπ（n=0、1、2……）RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性：RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡如圖2(a)所示，其電壓傳輸系數(shù)為：

當R1=R2=R，C1=C2=C時，則上式為：若令上式虛部為零,即得到諧振頻率fo為： 當f=fo時，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自動穩(wěn)幅：由運算放大器組成的RC文氏電橋振蕩器原理圖如圖3所示，負反饋系數(shù)為：，在深度負反饋情況下：。因此，改變RF或者R1就可以改變放大器的電壓增益。三、實驗儀器 1、示波器1臺2、函數(shù)信號發(fā)生器1臺3、直流穩(wěn)壓電源1臺4、數(shù)字萬用表1臺5、多功能電路實驗箱1臺6、交流毫伏表1臺四、實驗內容1、電路分析及參數(shù)計算：分析圖6電路中，運算放大器和RF1，RF2及Rw構成同相放大器，調整Rw即可調整放大器的增益；RC串——并聯(lián)網(wǎng)絡構成選頻網(wǎng)絡；選頻網(wǎng)絡的輸出端經R2、R3構成分壓電路分壓送運算放大器的同相端，構成正反饋，D1,D2為穩(wěn)伏二極管。在不接穩(wěn)伏二極管時，在諧振頻率點，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)測試：（1）按圖6搭接電路，（CD1,CD2不接，K撥向1）經檢查無誤后，接通+12V電源；（2）調節(jié)Rw，用示波器觀察輸出波形，在輸出為最佳正弦波，測量輸出電壓Vp-p；Vp-p=20.5V（3）測量Rw值Rw=0.607k（4）用李薩茹波形測量振蕩頻率；李薩茹波形測量信號頻率方法：將示波器CH1接振蕩器輸出，CH2接信號發(fā)生器正弦波輸出，令示波器工作在“外掃描X-Y”方式；當調節(jié)信號發(fā)生器頻率時，若信號發(fā)生器頻率與振蕩器頻率相同時，示波器將出現(xiàn)一橢圓；通過此方法可測量未知信號頻率。F=1.592kHZ3、振幅平衡條件的驗證：在振蕩器電路中，調節(jié)Rw，使輸出波形為正弦波時，保持Rw不變，將開關K撥向2位置，則，即輸入正弦信號（頻率為振蕩頻率，峰-峰值Vip-p=100mV）則電路變?yōu)橥喾糯笃鳎煤练頊y量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復為振蕩器（開關K撥向1位置），調節(jié)Rw，使輸出波形略微失真，再將開關撥向位置2，電路又變?yōu)橥喾糯笃鳎煤练頊y量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；將電路恢復為振蕩器（開關K撥向1位置），調節(jié)Rw，使輸出波形停振，再將開關撥向2位置，電路又變?yōu)橥喾糯笃?，用毫伏表測量Vi、Vo、VA、VF，填入表1；表1：振幅平衡條件驗證：工作狀態(tài)測量值測量計算值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良好正弦波時理論值1001.16670.38890.035433.000.03031.004.觀察自動振幅電路作用：在圖6基礎上，接入穩(wěn)伏二極管D1,D2，調節(jié)點位置Rw，觀察輸出波形的變化情況。測量輸出正弦波電壓Vp-p的變化范圍。五、預習要求：1、復習RC橋式振蕩器的工作原理，并按實驗內容1要求，進行參數(shù)的理