RC 正弦波振荡电路一、实验目的（1）学习运算放大器在对信号处理、变换和产生等方面的应用，为综合应用奠 定基础。（2）熟悉 RC 有源滤波器的设计方法。（3）掌握滤波器上、下频率的测试方法，了解滤波器在实际的应用。二、实验原理振荡电路的振荡频率 f 由相位平衡条件（正反馈的电压与输出电压同相位）0决定。一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是 f0 这就要求在环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络。它可以用 R， C 元件组成，也可用 L，C 元件组成。用 R ，C 元件组成的选频网络的振荡电路 称为 RC 振荡电路，又称文氏电桥振荡电路，一般用来产生 1Hz1MHz 范围内的 低频信号；而用 L，C 元件组成的选频网络的振荡电路称为 LC 振荡电路，一般 用来产生1MHz以上的高频信号。当放大电路中引入正反馈时，性能就不稳定，会产生自激，从而产生持续的 振荡，由直流电变为交流电。欲使振荡电路能自行建立振荡，就必须满足自身产 生振荡的振幅条件和相位条件。这样，在接通电源后，由于电路中存在噪声，它 的频谱分布很广，其中也包括 f 这样一个频率成分。这种微弱的信号，经过放大， 0 通过正反馈的选频网络，使输出幅度越来越大，振荡电路自行起振，或者说自激， 最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动稳定，趋于稳态平衡，此时A 3 。vRC桥式振荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，如图。图中，R ,3R，R构成负反馈支路，调节电位器R可以改变负反馈的深度，以满足振荡的4 p p振幅条件和改善波形。 R ， R ， C ， C 组成的串、并联电路构成正反馈支路并1212兼作选频网络。两个方向并联二极管D，D是利用正向电阻的非线性特性实现12稳幅的。要求D，D采用硅管（温度稳定性好），且特性匹配，这样才能保证输12出波形正、负半周对称。 R 的接入是为了消除二极管非线性的影响，以改善波形4失真。若图中，R = R = R , C = C = C，则电路的振荡频率为 f =121202兀 RC改变选频网络的参数R或C,即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作 频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。为使电路起振，要求放大器的电压放大倍数人卩满足R + RA = 1 + p4 3 n R + R 2 RVRp 433三、实验内容及步骤（1）仿真分析：在Multisim 13电路窗口创建如图电路。调整反馈电阻R，使电路起振，且 p波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R的阻值；如波形 p失真严重，则应适当减小R的阻值。改变选频网络的参数C或R,即可调节振 p荡频率。单击仿真开关，进行仿真分析，此时示波器 XSC1 通道 A 显示的曲线显示 RC 正弦波振荡器的输出波形。（2）实验室操作：1. 按图连接好电路，检查无误后，接通土 12V直流电源。2. 用示波器观测有无正弦波输出。3. 调节可变电阻R，使输出波形从无到有直至失真，绘制输出波形v，记录临界p0起振、正弦波输出及出现失真情况下的R值。p4调节可变电阻R，分别测量以上三种情况下，输出电压v和反馈电压v的值 p0f并将结果记录，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。5. 测量当 R = R = 10kQ，C = C = 0.01卩F 和 R = R = 10kQ，C = C = 0.02卩F 两1 2 1 2 1 2 1 2种情况下（输出波形最大不失真），输出波形v的幅值和频率，记录并与理论值 0相比较。6. 断开二极管D，D，重复步骤3的内容，并将结果与步骤3的结果进行比较。12四、实验设备（1）双路直流稳压电源一台（ 2）示波器一台。（3）万用表一块。（4）集成运算放大器（ A741 ）一片（5）二极管两个。（6）电容两个。（7）电阻五个。Ed1BH6ZU1siknc.10H6ZR4VVl fi war10kG 66 %Wt五、实验数据及结果分析RC 正弦波振荡电路仿真图：AS一i调节滑动变阻器至 66%时开始有波形，波形如下：| -VA-1 ；DQliiF IDkOKey=A振幅最大且不失真，如下图:临界失真：示法器XCC1XjOJ O.OCO U.ULU V O.OCOvT1*T2+T2-T1DfM 0 030 c LI LUU S 0 COO s反叵I保右外触岌吋基标度: 讦站位攥（晤）:pVT| 添加 B/A A/B通道目、轴位核（格:n 交流|帀龍疵Y轴位榕格十22交適|EF|龍弼口 O触丈边沿:水平:wirrnir-实测效果】起振振幅最大且不失真临界失真可变电阻Rp/kQ6.69.49.5反馈电压vfp/V41.3683.6572.701输出电压vop/V124.10610.976.105仿真值输出电压vop/V频率f/HzCl=C2=0.01uF10.971577Cl=C2=0.02uF10.98792