RC文氏橋振蕩電路

產(chǎn)生400Hz的穩(wěn)定信號RC文氏橋振蕩電路產(chǎn)生400Hz的穩(wěn)定信號一、文氏橋振蕩電路簡介如圖所示，將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡和集成運放圖1文氏橋振蕩電路R3圖1文氏橋振蕩電路R3R4Rf頻網(wǎng)絡接在運算放大器的輸出端和同相輸入端之間，Rf構成正反饋，接在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間的電阻，構成電壓串聯(lián)負反饋。正反饋電路和負反饋電路構成了文氏電橋電橋。文氏電橋振蕩器的優(yōu)點是：不僅振蕩較穩(wěn)定，波形良好，帶負載能力強，而且振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電壓失真也比較小。理論分析與計算1、文氏選頻網(wǎng)絡（RC串并聯(lián)網(wǎng)絡）由圖1的電路可以看出，電路在回路網(wǎng)絡中加入了文氏選頻網(wǎng)絡，下面對文氏選頻網(wǎng)絡進行理論上的分析，從電路總提取文氏電路如圖2所示。圖2文氏選頻網(wǎng)絡圖2文氏選頻網(wǎng)絡是運放的反饋量，是輸出量。為了保證振蕩的產(chǎn)生，就必須滿足與同相位。因為R1=R2=R，C1=C2=C，當頻率比較低的情況下，就有此時的相位會超前于，當ω趨近于零時，其相位超前接近于。同理，相反地，當ω趨近于無窮大時，此時的相位會滯后于接近。所以在在信號頻率由零到無窮大的變化過程中，必然有某一個頻率，使得輸出量與反饋量同相，從而形成正反饋。下面進行定量分析。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的頻率特性可表示為令,則上式可簡化為為了使反饋量足夠大，則要求盡可能大，由上面的關系式不難得到，當時，F(xiàn)的模有最大值同時為了能夠起振，又要求電路的電壓放大倍數(shù)A與反饋系數(shù)F之間滿足關系這就要求整理得到也就是說，的最小值是7.96KΩ，事實上，應略大于這個值。2.當電路產(chǎn)生正弦振蕩時，振蕩電路中的負反饋根據(jù)以上分析可知，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路中，只要達到，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的起振條件。如果的值過大，由于振蕩幅度超出放大電路的線性放大范圍而進入非線性區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生明顯的失真。另外放大電路的放大倍數(shù)因受環(huán)境溫度及元件老化等因素影響，也要發(fā)生波動。以上情況都將直接影響振蕩電路輸出波形的質(zhì)量，因此，通常在放大電路中引入負反饋以改善振蕩波形。此外如圖3所示進行研究，圖圖3由文橋選頻電路和放大器組成正弦波發(fā)生器的電路原理圖R3設運放輸出電壓為最大值Uo，同相輸入端電壓最大值為Up，那么由前面的分析有那么如果波波形不失真或失真不嚴重的話，同相輸入端電壓應與輸出電壓同相，且同相輸入端電壓的幅值應為輸出端電壓的三分之一。但是，如果Rf的阻值遠大于7.96KΩ，那么振蕩幅度的增長使放大電路工作到非線性區(qū)域，輸出波形會產(chǎn)生較嚴重的失真，此時上面所得到的描述輸出電壓與反饋電壓的關系式將不再成立。同時，由于在反饋網(wǎng)絡中并沒有加入限幅的環(huán)節(jié)，那么如果運放理想的話，輸出電壓的幅值將是無窮大，但是由于運放實際上有一個最大輸出電壓，所以輸出電壓的幅值實際上由運放的最大輸出電壓控制，而無法由電路的參數(shù)求出。二極管的引入當在反饋回路中加入由二極管構成的非線性環(huán)節(jié)時，由于非線性結構的影響，具體來說，利用電流增大時二極管動態(tài)電阻減小，電流減小時動態(tài)電阻增大的特點，可以輸出電壓穩(wěn)定。此時比例系數(shù)為下面進行定性分析。電路如圖1。對于正反饋網(wǎng)絡中的的文氏選頻網(wǎng)絡來說，選定的頻率仍然是不變的，而且在該頻率下，同相輸入端和輸出端仍然滿足三分之一的比例關系，即利用二極管的非線性自動調(diào)節(jié)負反饋的強弱來控制輸出電壓的恒定。振蕩過程中兩個二極管將交替導通和截止，其中一個處于正向?qū)顟B(tài)的二極管與R2并聯(lián)，由于二極管正向電阻隨其兩端電壓的增大而下降，故電路的負反饋隨振幅上升而增強，也就是說運放的閉環(huán)放大倍數(shù)隨振幅增大而下降，直到滿足振幅平衡條件為止。這樣就容易使得輸出電壓穩(wěn)定下來，故會看到比不加二極管時幅值更小的穩(wěn)定振蕩。而且由于其動態(tài)電阻的影響，Rf可以取的最小值也可以比不加非線性環(huán)節(jié)時更小