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詳解RC橋式正弦波振蕩電路

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-11-27
RC串并聯網絡的選頻特性 → 電路組成與振蕩相位條件 → RC橋式正弦波振蕩器工作原理 → 穩幅措施 → 頻率調節
1、RC串并聯網絡的選頻特性
RC串并聯選頻電路如圖8.3所示,作相量分析如下:

RC串并聯選頻電路
R 1 C 1 串聯阻抗 Z 1 = R 1 + 1 jω C 1
R 2 C 2 并聯阻抗 Z 2 = R 2 1+jω C 2
選頻特性
F ˙ = U ˙ f U ˙ 0 = Z 2 Z 1 + Z 2 = R 2 /(1+jω C 2 R 2 ) R 1 +1/jω C 1 + R 2 /(1+jω C 2 R 2 ) = 1 (1+ R 1 R 2 + C 2 C 1 )+j(ω C 2 R 1 − 1 ω C 1 R 2 )
當虛部為零時,相移為零,滿足這個條件的頻率 ω 0 可由下式求出
ω 0 C 2 R 1 = ω 0 C 1 R 2
即 ω 0 = 1 R 1 R 2 C 1 C 2
通常取 R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 =C 則 ω O = 1 RC
振蕩頻率 f 0 = 1 2πRC ,代入上式,可得簡化式
F ˙ = 1 3+j( ω ω O − ω O ω )
幅頻特性和相頻特性分別為
F= 1 3 2 + (ω/ ω O − ω O /ω) 2
ϕ F =−t g −1 (ω/ ω o − ω o /ω) 3
據此畫出頻率特性如圖8.4所示。

RC并聯電路的頻率特性
討論:
1)當 ω< ω 0 , F< 1 3 , F 隨 ω 減小而下降。
ϕ F 為正(超前),且當 ω→0 , ϕ F →+ 90 0 。
2)當 ω> ω 0 , F< 1 3 , F隨 ω 增加而下降。
ϕ F 為負(滯后),且當 ω→∞ , ϕ F →− 90 0
3)當 ω= ω 0 = 1 RC 時, F= 1 3 ,且 ϕ F = 0 0 (同相)
結論: RC 串并聯網絡具有選頻特性。
2、RC橋式正弦波振蕩器工作原理
1.電路組成與振蕩相位條件
RC串并聯網絡作為選頻反饋電路 ,當頻率為 f 0 時,相移 ϕ F 為0,為滿足自激振蕩相位條件 ϕ A + ϕ F =2nπ ,也要求放大器的相移 ϕ A 為0。故可用一個同相輸入的運放(如圖8.5 所示)或兩級共射接法的晶體管放大器組成放大環節。

文氏電橋振蕩器原理圖
2.起振
當頻率為 f 0 時, F= 1 3 ,所以起振時應取 A>3 ,為改善波形,防止波形出現失真,通常都在放大電路中引入負反饋(圖8.5中 R 3 和 R 4 組成),并和 RC 串并聯網絡一同接成橋臂形式(故稱為文氏電橋)。由于同相輸入比例放大器 A=1+ R 3 R 4 ,實際起振時,只要 R 3 >2 R 4 即可。
3.穩幅措施
若 R 3 選用非線性電阻——熱敏電阻(負溫度系數),由于在深度負反饋情況下,閉環增益 A f 決定于 R 3 、 R 4 的比值。隨著 U 0 的幅值越來越大,由起初 FA>1 逐漸過渡到 FA=1 。振蕩最終趨于穩定。表示如下:
U 0 ↑→T↑→ R 3 ↓→F= R 4 R 3 + R 4 ↑→A= 1 F ↓→最終FA=1
3、頻率調節
如將RC串并聯網絡換接成雙聯開關(如圖8.6所示),可進行頻率調節。
其中:雙聯可調電阻器 → 頻率粗調
雙聯可調電容器 → 頻率細調

文氏電橋振蕩器原理圖

Tags:RC橋式,正弦波,振蕩電路  
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