实验六 RC桥式正弦波振荡器

一、实验目的

1．研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。

2．研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。

3．掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。

二、实验原理

RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。

图（b）Multisim仿真电路图

图1RC桥式振荡器

该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。

1．RC串并联正反馈网络的选频特性。

电路结构如图2所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式：

令，则上式为

由上式可得RC串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图3和图4所示）。

由特性曲线图可知，当ω＝ω₀时，正反馈系数达最大值为1/3，且反馈信号与输入信号同相位，即φ_F＝0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振ω＝ω₀＝1/RC为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率f_o为

当输入信号的角频率低于ω₀时，反馈信号的相位超前，相位差φ_F为正值；而当输入信号的角频率高于ω₀时，反馈信号的相位滞后，相位差φ_F为负值。

2、带稳幅环节的负反馈支路

由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足=1+，故2。为此，线路中设置电位器进行调节。

为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件），本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图5所示。

在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q点，PN结的等效动态电阻为；而在Q点,PN结的等效动态电阻为；显然，>；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。

通过R_p调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡频率偏低。这是在实验中应当注意的。

三、预习要求

1. 复习运放组成的正弦波振荡器的基础知识，理解实验电路的工作原理。

2. 要求f_o＝1600Hz且取R＝10kΩ，计算电容C取多大值？

3. 实验中怎样判断振荡电路满足了振荡条件？

4. 影响振荡频率f₀的主要因素是什么？

四、实验内容

1．参照图建立仿真电路，用示波器观察输出波形。注意在调整R_P大小的时候，将调整幅度Increment由原来系统默认的5%减小到1%，否则增益太大，不能获得较为理想的输出正弦波。

2．根据起振要求，电压负反馈电路的电压放大倍数要略大于3，调节电位器R_p，使电路起振且输出良好（尽可能取小的幅值，使输出失真较小）的正弦波，测取输出正弦波的电压有效值V_o。

3．测量振荡频率f_o

（1）用示波器测取f_o

用示波器内的光标测量功能读出T，计算获得f_o。

4．把R为5.1kΩ电阻换成20kΩ电阻, 调节R_W，观察稳幅效果；去掉两个二极管，接回5.1kΩ电阻，再细调电位器R_W，观察输出波形的稳幅情况。

五、实验总结

1．总结RC桥式振荡电路的振荡条件。

2. 根据改变负反馈电阻R_p对输出波形的影响，说明负反馈在RC振荡电路中的作用。

第二篇：实验四 RC正弦波振荡器

实验四　RC正弦波振荡器

一、 实验目的

　1. 进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件

　2. 学会测量、调试振荡器

二、实验原理

　　从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的、带选频网络的正反馈放大器。若用R、C元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz～1MHz的低频信号。

RC串并联网络（文氏桥）振荡器

电路型式如图1所示。

振荡频率

起振条件 ||＞3

电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。

图1 RC串并联网络振荡器原理图

三、 实验设备与器件

　1. ＋12V 直流电源 2. 函数信号发生器

3. 双踪示波器 4. 频率计

5. 直流电压表 6. 3DG12×2 或 9013×2

电阻、电容、电位器等

四、 实验内容

　1. RC串并联选频网络振荡器

(1) 按图2组接线路

图2 RC串并联选频网络振荡器

将电位器Rw顺时针方向旋到底，接入+12V电源和地，不接RC串并联网络(即A点和B点不连接)，测量放大器静态工作点，将数据填入表1。

表1 放大器静态工作点数据记录

给放大器一个频率为2kHz、幅度为0.5V的正弦输入ui, 即从B点接入到信号发生器，用示波器分别测量Ui和Uo的值，求出放大器的电压放大倍数，填入表2。

表2 放大器电压放大倍数数据记录

(2) 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压u_O波形，调节Rw使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数填入表3(可允许少量失真以维持波形稳定)。

表3 起振波形数据记录

(3) 测量振荡频率，并与计算值进行比较。数据填入表4。

表4 起振波形振荡频率数据记录

(4) RC串并联网络幅频特性的观察

将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为

也可用李萨茹图形进行观察。

表5 RC串并联网络幅频特性观察数据记录

五、 实验总结

　1. 由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较， 分析误差产生的原因。

2. 总结三类RC振荡器的特点。

六、 预习要求

　1. 复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。

　2. 计算三种实验电路的振荡频率。

　3. 如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。