RC正弦波振荡器.doc

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实验十四 RC正弦波振荡器
一、实验目的
1. 掌握RC正弦波振荡器的电路结构及工作原理
2. 熟悉正弦波振荡器的测试方法
3. 观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法
二、实验仪器
双踪示波器 低频信号发生器 频率计 毫伏表 直流电源
三、实验原理
正弦振荡电路一般包括两部分，放大电路A和反馈网络F，如图5-14-1所示

图5-14-1 正弦振荡电路原理框图

由于振荡电路不需要外界输入信号，因此，通过反馈网络输出的反馈信号Xf就是基本放大电路的输入信号Xid。该信号经基本放大电路放大后，输出为Xo，若能使Xf与Xid大小相等，极性相同，构成正反馈电路，那末这个电路就能维持稳定的输出。因而，Xf＝Xid可引出正弦振荡条件。由图5-14-1可知：Xo=AXid
而Xf=Fxo 当Xf＝Xid时，则有：AF=1
上述条件可写成︱AF︱＝1，称幅值平衡条件。
即放大倍数A与反馈系数F乘积的模为1，表明振荡电路已经达到稳幅振荡，但若要求电路能够自行振荡，开始时必需满足︱AF︱>1的 起振条件。
由Xf与Xid极性相同，可得： ΦA＋ΦF＝1 称相位平衡条件
即放大电路的相角和反馈网络的相角之和为2n·PI，其中n为整数。
要使振荡电路输出确定频率的正弦信号，电路还应包含选频网络和稳幅电路两部分。选频电路的作用使单一频率的信号满足振荡条件，稳幅电路能保证电路的输出幅度是稳定不失真的，这两部分电路通常可以是反馈网络，或放大电路的一部分。
RC正弦振荡电路也称为文氏桥振荡电路。它的主要特点是利用RC串并联网络作为选频和反馈网络。如图5-14-2所示：

图5-14-2 RC串并联正弦振荡电路
由串并联网络的幅频特性，可知当信号频率为fo=1/2·PI·RC时，选频网络的相角为0度，传递系数稍大于3。故实验中的放大电路采用同相比例电路。
四、实验内容
1. 按图5-14-2连线，注意电阻1Rp＝R，需预先调好再接入。
2. 调节电位器2Rp，使电路产生正弦振荡，用示波器观察输出波形。

调节电位器2Rp在19%处时，电路产生正弦振荡，且波形最大不失真。
3. 测量RC串并电路的幅频特性。
测量RC穿并联电路的幅频特性的实验电路如下所示：

用波特仪测得的幅频特性曲线为：
fo=85.114Hz.
由AC分析得到幅频特性与相频特性曲线如下：

4．用频率计测上述电路输出波形的频率。若无频率计，可用李沙育图形法测定UO的频率f0,并与计算植进行比较。

由实验测得U0的频率为80HZ
4. 放大电路电压放大倍数Auf的测定
(1)用毫伏表先测出图5-14-2电路的输出电压UO后，再测出运放同相输入端的电压UI值，根据下式计算：Auf=UO/UI

测量结果为：UO=8.165V，UI=2.664V，所以Auf=UO/UI=3.065
(2)然后关断实验箱电源，保持2RP不变，从A点处断开实验电路，把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的产生频率）接至运放的同相输入端，调节UI使UO等于原值，用毫伏表测出此时UI的值，则：Auf=UO/UI
测量图如下所示：
当信号发生器的输出信号频率为85Hz，幅值为4V时，输出Uo=8.423V，与未接信号发生器前的电压值最接近，此时测得输出电压Ui=2.828V，Auf=UO/UI=2.978，与上步中的结果基本相等。

李萨茹波形

误差原因如下:
1.人为读取数据时存在一定的误差
2.由于实验条件的限制,所得实验结果不可能完全准确.
3.仿真时使用的不是理想元器件。