电路实验报告三

《RC正弦波振荡器》

实验内容一：

1.1、关闭系统电源。按图1-1连接实验电路，输出端Uo接示波器。

1.2打开直流开关，调节电位器RW，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘Uo的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。

1.3.电位器RW，使输出电压Uo幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压Uo、反馈电压U+（运放③脚电压）和U-（运放②脚电压），分析研究振荡的幅值条件。

1.4.器振荡频率fO，并与理论值进行比较。

图1-1

实验结果:

1.2

负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响:

解: RC桥式振荡器要求放大器的放大倍数等于3，如果负反馈较弱，放大倍数就过大使波形失真；负反馈太强使放大倍数小于或等于3，则起振困难或工作不稳定。

 

图1-2

图1-3

图1-4

1.3

输出电压Uo幅值最大且不失真时输出波波形图见图1-5

幅值平衡条件
总增益大于1，可以产生振荡，但是，输出信号会越来越大，最后收器件电源电压限制，输出被限幅，输出波形会有畸变。因此，幅值平衡条件是总增益=1。

图1-5

1.4

思考题

1、  正弦波振荡电路中有几个反馈支路？各有什么作用？运放工作在什么状态？

2、  电路中二极管为什么能其稳幅作用？断开二极管，波形会怎样变化？

解:1. 正弦波振荡电路中有一个正反馈支路，一（三？）个负反馈支路。

2. （1）二极管控制电路增益，实现稳幅。二极管决定稳幅控制电路的控制力度，即决定了控制电压每变化1个单位引起的Io变化量，直接影响反馈电路的增益。稳幅环节是利用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现的，二极管要求采用温度稳定性好且特性匹配的硅管，以保证输出正、负半周波形对称；R4的作用是削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

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RC环形多谐振荡器

                   

                   

1.       实验目的
  通过搭建RC环形多谐振荡电路，并通过模拟示波器观察、测量方波的性能特性，理解振荡器的振荡原理以及矩形脉冲的性能指标。

2.  实验器材
面包板，直流电源，保护电阻，电容、导线若干

3.  实验原理
  利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个基本环形振荡器。以三个“非”门为例，如图1所示。设某一时刻电路的输出端v_O3为1，经过1个传输延迟时间tpd后 v_O1为0，经过2个传输延迟时间tpd后 v_O2为1，经过3个传输延迟时间tpd后 v_O3为0。如此自动反复，于是在输出端得到连续的方波，且周期为6tpd。这种电路简单，但由于门电路的传输延迟时间很短，因此这种振荡器的振荡频率极高且不可调，所以实际中用处不大。

图表 1基本环形振荡器原理

RC 环形多谐振荡器是在图表1中电路中加入RC 环路，如图2所示。它不但增大了环路延迟时间，降低了振荡频率，而且通过改变RC 的数值可以调节振荡频率。其中R是限流电阻，阻值不大。由于加入RC 环路电路的振荡周期大大增加，逻辑门电路的传输延迟时间同其相比可忽略。

           
                            图表 2  RC环形振荡器实验电路

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本科实验报告

课程名称：         高频电子线路            

实验项目：         正弦波振荡器          

实验地点：   信号与系统及高频电子线路实验室  

专业班级：电科1201班学号：  2012001597    

学生姓名：           李  坚           

指导教师：           王耀力           

20##年11月17日

                   

                       实验二正弦振荡实验

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电子技术实验报告

目录

一、实验目的... 3

二、实验原理... 3

1、产生自激振荡的条件... 3

2、RC 串-并联网络的选频特性... 4

3、自动稳幅... 5

三、实验仪器... 6

四、实验内容... 7

1、电路分析及参数计算... 7

2、振荡器参数测试... 8

3、振幅平衡条件的验证... 9

4、观察自动稳幅电路作用... 10

五、误差分析... 10

六、实验心得... 11

一、实验目的

1、掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件。

2、了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振条件和稳幅原理。

二、实验原理

1、产生自激振荡的条件

所谓振荡器是指在接通电源后，能自动产生所需的信号的电路，如多谐振荡器、正弦波振荡器等。

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。振荡器产生自激震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：

V_F = V_i  或  |AF| = 1

（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，其相位差应为：

Ф = Ф_A + Ф_F = ±2nπ （n = 0、1、2……）

为了振荡器容易起振，要求|AF|>1，即：电源接通时，反馈信号应大于输入信号，电路才能振荡，而当振荡器起振后，电路应能自动调节使反馈信号的振幅应该等于输入信号的幅度，这种自动调节功能称为稳幅功能。电路振荡产生的信号为矩形波信号，这种信号包含着多种谐波分量，故也称为多谐振荡器。为了获得单一频率的正弦信号，要求在正反馈网络具有选频特性，以便从多谐信号中选取所需的正弦信号。本实验采用RC串-并联网络作为正反馈的选频网络，其与负反馈的稳幅电路构成一个四臂电桥，如图3 所示，故又称为文氏电桥振荡器。

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正弦波振荡电路实验

1．实验目的

（1）进一步学习RC正弦波振荡电路的工作原理。

（2）掌握RC正弦波振荡频率的调整和测量方法。

2．知识要点

（1）实验参考电路见图2-11

图2-11  RC正弦波振荡电路

电路参考参数：

R₁=2kΩ  R₂=2kΩ  R₃=R₄=15kΩ  R_W=10kΩ  C₁=C₂=0．1µF  D₁、D_２为IN4001  运放选LM741

（2）RC正弦波振荡电路元件参数选取条件

1）振荡频率  在图2-11电路中，取R₃=R₄=R，C₁=C₂=C，则电路的振荡频率为

2）起振幅值条件 

应略大于3，R_f应略大于2R₁

其中R_f=R_W+R₂//R_D（R_D 为二极管导通电阻）。

3）稳幅电路  实际电路中，一般在负反馈支路中加入由两个相互反接的二极管和一个电阻构成的自动稳幅电路，其目的是利用二极管的动态电阻特性，抵消由于元件误差、温度引起的振荡幅度变化所造成的影响。

3．预习要求

（1）RC振荡电路的工作原理和f₀的计算方法。

（2）RC振荡电路的起振条件，稳幅电路的工作原理。

（3）写出预习报告或设计报告。

4． 实验内容及要求

（1）RC文式振荡电路实验

1）按图2-11连接线路，用示波器观察U₀，调节负反馈电位器R_w，使输出U₀产生稳定的不失真的正弦波。

2）设计性实验

（1）设计内容：正弦波振荡电路

（2）设计要求：振荡频率f₀=320Hz（误差在1%以内）、放大环节采用运算放大电路、输出无明显失真（加稳幅二极管）。

（3）实验要求：设计电路、选择元件并计算理论值。连接并调试电路，用示波器观察输出电压，得到不失真的正弦波信号。用示波器测量输出电压频率，测量U_0（P-P）和U_f(P-P)，计算反馈系数F=U_f/U₀。测试结果与理论值相比较，检验是否达到设计要求，如不满足，调整设计参数，直到满足为止。

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实验七  集成电路RC正弦波振荡电路

一、实验目的

    1.掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。

    2.熟悉正弦波振荡电路的调整、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

    1.双踪示波器

    2.低频信号发生器

    3.频率计

三、实验原理

    正弦波震荡电路必须具备两个条件是：一必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。实际电路中多用LC谐振电路或是RC串并联电路（两者均起到带通滤波选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。震荡条件如下：正反馈时，，所以平衡条件为，即放大条件，相位条件，起振条件。

    本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由和组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。分析电路可得：。当时，有，设，有，。当时，，此时取稍大于3，便满足起振条件，稳定时。

填空题：

(1)图11.1中，正反馈支路是由  RC串并联电路 组成，这个网络具有  选频   特性，要改变振荡频率，只要改变 R 或 C 的数值即可。

(2)图11.1中，1R_P和R₁组成负反馈，其中  Rp 是用来调节放大器的放大倍数，使A_V≥3。

四、实验内容

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实验九 RC正弦波振荡电路

一、实验目的

1、熟悉Multisim9软件的使用方法。

2、学习用集成运放构成RC正弦波发生器。

3、了解二极管稳幅原理、场效管稳幅原理及基本实现方法及基本测量方法。

二、虚礼实验仪器及器材

双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、集成电路741

三、实验原理与步骤

RC正弦波振荡主要讨论以下电路：二极管稳幅的RC桥式振荡器，RC移相式振荡器，场效应管稳幅的桥式振荡器和RC双T反馈式振荡器，只要按图示元件参数连接好电路，将仪器库中的示波器连接到振荡器的输出端VO，打开电源开关，即可观察到振荡器的输出正弦电压波形，通过这些电路，我们可以对RC振荡器的振荡条件，起振过程，稳幅措施以及选频网络的选频特性等做较深入研究。另外，还可以由示波器测出电路的振荡周期和振荡频率，然后与理论值加以比较，从而加深对基本理论的理解。

1、二极管稳幅的RC桥式振荡器

（1）输入如下电路

是一个二极管稳幅的RC桥式振荡电路，电路中R1，R2，C1，C2构成R，C串，并联选频网络。我们首先对选频网络进行选频特性分析，在Multisim主界面内重建选频网络电路如图7.8-2所示。

规定好电路的输入，输出节点，用仪器库的函数发生器在输入端加交流正弦电压（Vi幅值为5V，频率为10KHz。选择分析菜单中交流频率分析项分析选频网络后得幅频响应和相频响应曲线。

  （2）振荡电路中二极管D1，D2构成稳幅环节，调节R4可观察幅度条件改变对振荡的影响。控制开关S1的通，断（或者通断电源）可由示波器观察振荡器起振与稳幅过程。

（3）.输出最大不失真情况下，用交流毫伏表测量输出电压，反馈电压，分析研究震荡的条件。

（4.）断开二极管D1、D2，重复以上实验，并比较分析有何不同。

2、场效应管稳幅的RC桥式振荡器

 图7.8-5为一采用场效应管稳幅的RC桥式振荡器，在此电路中，由Q1，R3，R6构成稳幅环节。C3，R5，R7，R4，D1各元件组成输出电压负半波整流滤波电路，为N沟道结型场效应管Q1提供一可调的直流负偏压，以调整场效应管的沟道电阻。

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