《電工電子基本技能操作項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目二十一

項(xiàng)目二十一正弦波振蕩電路能力目標(biāo)1．進(jìn)一步熟練示波器、毫伏表、萬用表的使用；2．通過對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)電壓或電位的測量排除電路故障；3．具有勤學(xué)好問、積極進(jìn)取的精神。知識(shí)目標(biāo)1．知道振蕩電路的構(gòu)成；2．知道自激振蕩的幅度條件與相位條件；3．知道矩形發(fā)生器的工作原理。正弦波振蕩電路項(xiàng)目內(nèi)容與原理一、RC正弦波振蕩電路

1、RC振蕩電路的構(gòu)成振蕩電路一般由放大電路和具有選頻特性的正反饋電路兩部分構(gòu)成。振蕩電路的選頻電路主要有RC、LC兩種，分別稱為RC振蕩器與LC振蕩器，只要改變選頻電路的參數(shù)，就可以改變振蕩頻率。一般在需要較低頻率(幾赫茲至幾萬赫茲)時(shí)，常采用RC振蕩電路。圖21-1所示為文氏電橋RC振蕩電路，它實(shí)際上是一個(gè)具有正反饋的放大電路。左邊是兩個(gè)0.1mF的電容與兩個(gè)10kΩ的電阻構(gòu)成RC串聯(lián)選頻電路，放大電路是集成運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大電路的輸出電壓Uo加在選頻電路的A、C兩端，B、C兩端的電壓作為反饋電壓UN加到放大電路的同相輸入端。正弦波振蕩電路圖21-1RC正弦振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2、自激振蕩條件

(1)振幅條件：|AF|?=?1。(2)相位條件：jA?+?jF?=?2np(n為整數(shù))。

3、電路參數(shù)對(duì)振蕩頻率的影響RC振蕩電路具有選頻特性，它只能在某一頻率下產(chǎn)生自激振蕩，如果取選頻電路的R1?=?R2?=?R，C1?=?C2?=?C時(shí)，其振蕩頻率為式中，R的單位為歐姆(W)，C的單位是法拉(F)，F(xiàn)的單位是赫茲(Hz)。正弦波振蕩電路文氏電橋選頻電路的反饋系數(shù)為F=1/3，相移為0。在諧振頻率為F時(shí)，R2C2并聯(lián)電路兩端的反饋電壓UN最大，并和Ui同相位，形成了正反饋，就滿足了自激振蕩的相位條件。

根據(jù)自激振蕩的幅值條件，這種電路要能維持振蕩，必須使放大電路的電壓放大倍數(shù)AU≥3，因?yàn)橥ㄟ^選頻電路后，信號(hào)幅度衰減到了原值的1/3，而現(xiàn)在的集成運(yùn)算放大電路的電壓放大倍數(shù)非常高，大大地超過了3倍，這樣會(huì)產(chǎn)生波形失真。為了改善波形失真并使振蕩器的工作穩(wěn)定，在放大電路中還引入了串聯(lián)電壓負(fù)反饋，電位器RW就是反饋電阻，輸出電壓Uo通過RW反饋到放大電路輸入端。

正弦波振蕩電路二、寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器

1、電路的構(gòu)成如圖21-2所示電路，該電路采用集成運(yùn)算放大器作為滯回比較器用；15kW

與13kW

電阻構(gòu)成正反饋電路，13kW

上的反饋電壓是輸出電壓幅度的一部分，即

加在同相輸入端作為參考電壓；100?kW可調(diào)電阻與10?kW電阻、0.1?mF的電容構(gòu)成負(fù)反饋電路，UC加在反相輸入端；510?Ω的電阻是限流電阻。2CW53是穩(wěn)壓二極管，將輸出信號(hào)的幅度限制在?+UZ或?-UZ。正弦波振蕩電路圖21-2矩形波發(fā)生器正弦波振蕩電路2、工作原理

接通電源，由于集成運(yùn)算放大器的放大與同相輸入端的正反饋電路發(fā)生自激振蕩。當(dāng)電路工作穩(wěn)定后，輸出端Uo為?+UZ時(shí)，UR也為正，這時(shí)UＣ小于UR，Uo通過RF對(duì)電容C充電，UC按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)UC上升到等于UR時(shí)，Uo由?+UZ變成?-UZ，UR也變成了負(fù)值，C開始通過RF放電，然后反向充電。當(dāng)充電到UC等于?-UR時(shí)，Uo又由?-UZ變成+UZ。如此周期的變化，在輸出端得到矩形波電壓，電容兩端產(chǎn)生的是三角波電壓，如圖21-3所示。正弦波振蕩電路圖21-3矩形波項(xiàng)目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)示波器一臺(tái)；(2)交流毫伏表一塊；(3)萬用表一塊；(4)圖21-1和圖21-2所示的元件各一套；(5)連接導(dǎo)線若干。正弦波振蕩電路項(xiàng)目操作與測量(一)RC正弦波振蕩電路1、有穩(wěn)壓管的振蕩電路(1)按圖21-1連接線路。(2)將雙通道直流穩(wěn)壓電源電壓分別調(diào)至12V，并用萬用表確定后接入電路中。(3)用示波器觀察振蕩器的輸出波形，調(diào)節(jié)電位器RW，使輸出波形為正弦波且無失真現(xiàn)象。測量Uo的頻率和幅度，并將結(jié)果記入表21-1中。(4)用交流毫伏表測Uo、UP和UN的電壓值，并觀察Uo是否穩(wěn)定，結(jié)果填入表21-1中。正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2、無穩(wěn)壓管的振蕩電路去掉穩(wěn)壓管2CW53，調(diào)整RW使Uo的波形不失真，測出Uo的幅度及頻率、UP、UN電壓值，觀察波形穩(wěn)定的程度。將測試結(jié)果填入表21-1中。

實(shí)際測量值fo理論值foUoUPUNUo穩(wěn)定度輸出波形描繪有穩(wěn)壓管

無穩(wěn)壓管

表21-1正弦波振蕩電路(二)矩形波發(fā)生器(1)按電路圖21-2連接電路。(2)將雙通道直流穩(wěn)壓電源12?V接入電路。(3)調(diào)節(jié)100?kW電阻，用示波器觀察輸出波形，測量矩形波占空比的變化范圍，將結(jié)果填入表21-2中。

Uo波形頻率脈寬U+U-UoUC波形占空比最小

占空比最大

占空比中間值

表21-2正弦波振蕩電路(三)故障排除與演示1、故障排除在操作過程中，將遇到的故障現(xiàn)象及原因分析、測量結(jié)果填入表21-3中。故障現(xiàn)象檢測點(diǎn)波形或電壓原因分析故障排除備

注

表21-3正弦波振蕩電路2、元件故障演示按圖21-1連接電路，當(dāng)下列元件發(fā)生故障，請(qǐng)將檢測結(jié)果填入表21-4中。元件故障輸出波形輸出電壓UPUN原因分析穩(wěn)壓管擊穿

100?kW

電阻開路

電容C1開路

表21-4正弦波振蕩電路(四)操作注意事項(xiàng)(1)集成塊的直流電源電壓不能超過12?V，且不能將電源接反，否則會(huì)燒壞集成塊。(2)測量振蕩頻率時(shí)，可以在所測的波形上直接讀出