厦门大学电子技术实验九集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器.docx

报告告实验名称：实验九集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：班号：实验组别：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期:指导教师意见：目录二、实验原理3.三、实验仪器5.四、实验内容及数据51、电路分析及参数计算52、振荡器参数测试73、振幅平衡条件的验证84、观察自动稳幅电路作用9五、误差分析10六、实验总结111. 亠、实验目的掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件；了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理1. 1、实验原理产生自激振荡的条件:图1自激振荡器框图当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成其框图如图1所示振荡器产生自激振荡必须满足两个基本条件:（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即卩VF=Vi或|AF|=1（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号同相位，其相位差应为：=af二-2n二（n二0、1、2……）2. RC串-并联网络的选频特性：RC串-并联网络如图2（a所示，其电压传输系数为：R2f(+)=VFQVO1十jwR2c2卅+悬"存等小曲卅盘)当R1=R2=R,8=C2=C时，则上式为:F()113j(wRc)wRc若令上式虚部为零，即得到谐振频率fo为：“九当f=fo时，传输系数最大，相移为0,即：Fmax=1/3，订=0传输系数F的幅频特性相频特性如图2(b)(c所示。

由此可见，RC串一并联网络具有选频特性对频率fo而言，为了满足政府平衡条件|AF|=1，要求放大器|A|=3为满足相位平衡条件：—2n二，要求放大器为同相放大3. 自动稳幅：由运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器原理图如图3所示，负反馈系数为：Vf(亠R1F(-)=VoR1+Rf在深度负反馈情况下：A1R1+Rf,丄RfAf1-FaR1R1因此，改变Rf或者R1就可以改变放大器的电压增益图3运AtfiC立民电桥撮荡器原理图由振荡器起振条件，要求|AF（+）|>1,当起振后，输出电压幅度将迅速增大，以至进入放大器的非线性区，造成输出波形产生平顶削波失真现象为了能够获得良好的正弦波，要求放大器的增益能自动调节，以便在起振时，有|AF什）|>1；起振后，有|AF什）|=1,达到振幅平衡条件由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数Vf（-）决定因此，若能自动改变Rf和Ri的比值，就能自动稳定输出幅度，使波形不失真三、实验仪器1、示波器1台2、函数信号发生器1台3、直流稳压电源1台4、数字万用表1台5、多功能电路实验箱1台6、交流毫伏表1台四、实验内容及数据1、电路分析及参数计算：分析图6电路中，运算放大器和RF1，RF2及Rw构成同相放大器，调整Rw即可调整放大器的增益；RC串一一并联网络构成选频网络；选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运算放大器的同相端，构成正反馈，D1,D2为稳伏二极管。

在不接稳伏二极管时，在谐振频率点，正反馈系数为:F()Vf（）Vo1R23R2R3而负反馈系数为：F(丄亠RF1*RF2*Rw(1) 为保证电路能稳定振荡，则要求：F(+)=F(-),由此，根据电路参数，计算Rw的理论值；Rw=0.628kQ(2)同相放大器的电压增益AVF=33;n6撮翦器实監电躇(3)电路的振荡频率fo=1.6076KH_;仿真电路图:2、振荡器参数测试：（1）按图6搭接电路，（D1、D2不接，K拨向1）经检查无误后，接通+12V电源2）调节Rw,用示波器观察输出波形，在输出为最佳正弦波，测量输出电压Vp_pVp-p=20.2V（3）测量Rw值；Rw=0.6004kQ示波器图形：USO-X测扯阿5136刚ThitCec24O&36332BI014.90W?奋flAgilentJ.-Jirwsr.蝇-•窮或IIM■吏单卸O离R:阳IIIlfj斯量*■（4）用李萨茹波形测量振荡频率；李萨茹波形测量信号频率方法：将示波器CH1接振荡器输出，CH2接信号发生器正弦波输出，令示波器工作在“外扫描X-Y”方式;当调节信号发生器频率时，若信号发生器频率与振荡器频率相同时，示波器将出现一椭圆；通过此方法可测量未知信号频率。

f=1.6195180kHz示波器图形：DSX30£4旳勺36•陶.Tkbc訣的壮】5201512.：CW1'"门“3、振幅平衡条件的验证:在振荡器电路中，调节Rw,使输出波形为正弦波时，保持Rw不变，将开关K拨向2位置，贝卩，即输入正弦信号（频率为振荡频率，峰-峰值Vip-p=100mV）则电路变为同相放大器，用毫伏表测量Vi、VVA、VF,填入表1;将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节Rw，使输出波形略微失真，再将开关拨向位置2,电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vj、VVa、Vf,填入表1;将电路恢复为振荡器（开关K拨向1位置），调节Rw，使输出波形停振，再将开关拨向2位置，电路又变为同相放大器，用毫伏表测量Vj、V°、Va、Vf，填入表1;表1振幅平衡条件验证工作状态测量值测量计算值Vip-p(mV)Vo(V)VA(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波1001.21010.39900.035934.230.029671.0155略微失真1001.21480.40070.036034.360.029631.0181停振1001.20780.39840.035934.160.029721.0154良好正弦波时理论值1001.16670.38890.035433.000.030301.00仿真电路图:良好正弦波仿真波形:F（.）的相对误差:F（出测-F（士理0.02963-0.03030F（+理0.03030100%=4%100%=2.3%Ef二AF（.）的相对误差:AF(出测-AF(+理1.0155-1.000AF（彷理1.0000100%=1.6%Eaf二4、观察自动稳幅电路作用：在图6基础上，接入稳幅二极管D1、D2,调节电位器Rw，观察输出波形的变化情况，测量出输出正弦波电压Vop-p的变化范围。

Vop-p）max=20.1V（Vop-p）min二2.23V五、误差分析A测-A里_34.23-33.00A里33.00A的相对误差：EA=误差来源分析:（1）电阻或电容不精确，造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不好；（2）运放不是理想运放；（3）电路接触不好实验仪器本身存在系统误差六、实验总结1、实验中使用示波器观察输入输出波形时要注意表笔是否有衰减2、运算放大器管脚不要弄错，要一直加着工作电源3、调节Rw时要注意观察输出波形。