综合设计 正弦波振荡器的设计与测试之答禄夫天创
作
一． 时间：二O二一年七月二十九日 二． 实验目的
1． 掌握运用2． 掌握3． 熟悉4． 观察
Multisim 设计RC振荡电路的设计方法
RC正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 RC正弦波振荡器的调试方法
RC参数对振荡器的影响,学习振荡器频率的测定方法
三．实验原理
在正弦波振荡电路中,一要反馈信号能够取代输入信号,即电路中必需引入正反馈；二要有外加的选频网络,用以确定振荡频率.正弦波振荡的平衡条件为：AF1起振条件为
|AF|1
....写成模与相角的形式：|AF|1AF2n（n为整数）电路如图1所示：
1． 电路分析
..RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放年夜电路组成,图中RC选频网络形成正反馈电路,决定振荡频率f0.R1、
Rf形成负反馈回路,决定起振的幅值条件,D1、D2是稳幅元
件.
该电路的振荡频率：f0=
12RC①起振幅值条件：
时间：二O二一年七月二十九日
时间：二O二一年七月二十九日
Av1RfR13②
式中RfR2R3//rd ,rd为二极管的正向静态电阻
2． 电路参数确定
（1）
根据设计所要求的振荡频率f0,由式①先确定RC之积,即
1RC=2f0③
为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放年夜器的输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响,应使R满足下列关系式：
Ri>>R>>Ro一般Ri约为几百千欧以上,而Ro仅为几百欧以下,
初步选定R之后,由式③算出电容C的值,然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求
（2）
确定R1、Rf：电阻R1、Rf由起振的幅值条件来确定,由式②可知Rf≥2R1 , 通常取Rf=（2.1~2.5）R1,这样既能保证起振,也不致发生严重的波形失真.另外,为了减小输入失调电流和漂移的影响,电路还应满足直流平衡条件,即：R=R1//Rf
（3）
确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用Av随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实现稳幅.图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管D1、D2和电阻R3并联组成,利用二极管正向静态电阻的非线性以实现稳幅,为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真,在二极管两端并联小电阻R3.实验证明,取R3≈rd时间：二O二一年七月二十九日
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时,效果最佳.
四．实验任务
1．预习要求
（1） （2）
复习RC正弦波振荡电路的工作原理. 掌握RC桥式振荡电路参数简直定方法
2． 设计任务
设计一个RC正弦波振荡电路.其正弦波输出要求：
（1）
振荡频率：接近500Hz或1kHz左右,振幅稳定,波形对称,无明显非线性失真
（2）* 振荡频率：50Hz~1kHz可调,其余同（1）
五．实验陈说要求
1． 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2． 电路参数简直定
3． 整理实验数据,并与理论值比力,分析误差发生的原因 4． 调试中所遇到的问题以及解决方法 六．思考题
1． 在
RC桥式振荡电路中,若电路不能起振,应调整哪个参数？
若输出波形失真应如何调整？
2． 简述图-1七．仪器与器件
中D1和D2的稳幅过程.
仪器：同实验2单管
器件：集成运算放年夜器μA741
时间：二O二一年七月二十九日
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二极管1N4001
电阻 瓷片电容 若干
举例说明：实验内容1.连接选频网络 丈量RC串并联选频电路的幅频特性和相频特性,
.FUfUo..R//R1jC反馈系数：
11R//jCjC13(RC1)RC
令
o11foRC,则2RC.F. 代入上式,得出：
121ffo3j()fof
|F|幅频特性为：
Farctan(1ffo)3fof
ffo3()fof 相频特性为：
2那时
fo1ffo2RC.11.F|Uf||Uo|oF033,,即,. .112RC210000.1106
2.运算放年夜器组成的RC桥式正弦波振荡器.
利用电流增年夜时二极管静态电阻减小,电流减小时二极管静态电阻增年夜的特点,加入非线性元件,从而使输出电压稳定,此时比例系数为
Av1RfR13RfR2R3//rd
改变串并联电路的参数,调节Rp,使电路发生正弦振荡.用示波器观察其输出波形,然后测出振荡频率.
时间：二O二一年七月二十九日
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① 用毫伏表先测出图中电路的输出电压
U0后,再测出运放同相
输入真个电压U1值,根据下式计算 Auf=U0/UI=？
②坚持RP不变,把低频信号发生器输出电压（频率同上述实验的发生频率）接至运放的同相输入端,调节Ui使U0即是原值,用毫伏表测出此时的Ui值,则Au=U0/Ui=？比力上述放年夜倍数有何误差,并进行分析
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