RC振荡器的设计

RC振荡器的设计 1．学习RC正弦波振荡器的设计 2．掌握RC正弦波振荡器的安装、调试与测量方法。 1．预习振荡器设计的有关内容。 2．设计一个满足指标要求的RC正弦波振荡器，计算出振荡器中各元件的参数，画出 标有元件值的电路图。 3．预习振荡器的调试与测量方法，制定出实验，选择实验用的仪器设备。 RC振荡器的设计，就是根据所给出的指标要求，选择电路的结构形式，计算和确定电 路中各元件的参数，使它们在所要求的频率范围内满足振荡的条件，使电路产生满足指标要 求的正弦波形。 RC振荡器的设计，可按以下几个步骤进行： 1． 根据已知的指标，选择电 路形式。 R A u o 2． 计算和确定电路中的元件 D2C 参数。 3． 选择运算放大器 R R R 4W5 4． 调试电路，使该电路满足 R C 指标要求。 R D3 1 设计举例：设计一个振荡频率 为800Hz的RC（文氏电桥）正弦波 振荡器。 图1 RC 正弦波振荡器 设计步骤如下： 165 1． 根据设计要求，选择图1所示电路。 2． 计算和确定电路中的元件参数。 （1）根据振荡器的频率，计算RC乘积的值。 11,4 RC,,,1.99，10(s) ,2f2，3.14，8000 （2）确定R、C的值 为了使选频网络的特性不受运算放大器输入电阻和输出电阻的影响。按： R,, R ,, R i 0 的关系选择R的值。其中：R（几百kΩ以上）为运算放大器同相端的输入电阻。R（几i0百Ω以下）为运算放大器的输出电阻。 因此，初选R=20kΩ，则： ,41.99，10,7C,,0.995，10F,0.1uF 320，10 （3）确定R和R(在图1中R=R+R+r//R)的值。 3ff4wd5 由振荡的振幅条件可知，要使电路起振，R应略大于2R，通常取R=2.1R。以保证电 f3f3路能起振和减小波形失真。 另外，为了满足R=R//R的直流平衡条件，减小运放输入失调电流的影响。由R=2.1R3ff3 和R=R//R可求出： 3f 3.13.133 R=R =，20，10,29.5，10, 32.12.1 取标称值: R=30k , 3 3 所以:R，30，10=2.1R=2.1,=63k,. f3 为了达到最好效果, R与R的值还需通过实验调整后确定。 f3 （4）确定稳幅电路及其元件值。 稳幅电路由R和两个接法相反的二极管D、D并联而成，如图1所示。 512 稳幅二极管D、D 应选用温度稳定性较高的硅管。而且二极管D、D的特性必须一致，1212以保证输出波形的正负半周对称。 （5）R与R的确定 52 由于二极管的非线性会引起波形失真，因此，为了减小非线性失真，可在二极管的两端 并上一个阻值与r（r为二极管导通时的动态电阻）相近的电阻R（R一般取几千欧，在dd5。5本例中取R=2k,。）然后再经过实验调整，以达到最好效果。R确定后，可按下式求出R。 552 R=R ,（R//r） , R, R, 2 = 63k, , 1k, = 62k, 2f5df 5 166 为了达到最佳效果, R可用30k,电阻和50 k,的电位器串联（即R=R+R）。 224w （6）选择运放的型号 选择的运放，要求输入电阻高、输出电阻小，而且增益带宽积要满足： A• BW , 3f uoo 的条件。由于本例中的f=800Hz，故选用μA741集成运算放大器。 o （7）安装与调试 按照图1电路，将所选定的元件安装在插件板上，检查无误后，接通电源，用示波器观 察是否有振荡波形。 然后调整R使输出波形为最大且失真最小的正弦波。若电路不起振，说明振荡的振幅条W 件不满足，应适当加大R的值；若输出波形严重失真，说明R太大，应减小R的值。 W2W 当调出幅度最大且失真最小的正弦波后，可用示波器或频率计测出振荡器的频率。若 所测频率不满足设计要求，可根据所测频率的大小，判断出选频网络的元件值是偏大还是偏 小，从而改变R或C的值，使振荡频率满足设计要求。 1．设计一个RC正弦波振荡器，要求输出信号的频率为：f=1kHz。 o 2．按照计算和确定的元件值，安装振荡器。 3．安装完毕后，仔细检查电路，确定没有接错线路后，接通电源，用示波器观察有否 起振。若无起振，应调整Rw的大小，使电路满足起振条件后，才能产生振荡波形。当有输 出波形后，调节Rw的大小，使振荡波形达到基本不失真时，测量输出电压的幅值和频率。 4．将所测量的频率与设计所要求的频率相对比，若达不到要求，应根据所测频率的大 小，边调整RC网络中的电阻值或电容值，边测量振荡器的频率，直到振荡器的频率达到要 求为止。 1．写出已知条件与主要技术指标 2．列出实验用的仪器名称、型号、数量 3．绘出标有元件值的实验电路图。 4．说明电路的设计过程 （1）电路形式的选择 167 （2）对所选电路中的元件进行理论计算 （3）说明电路的安装调试过程及调试中所出现的故障和解决方法。 5．主要技术指标的测量 （1）说明技术指标的测量方法，画出测量电路图。 （2）并整理实验数据，正确选取有效数字的位数。根据实验数据进行必要的计 算，将理论计算结果和测量结果填在表格中。 6．用理论计算值代替真值，求出测量结果的相对误差，分析误差产生的原因。 7．提出电路的改进意见并出实验中的收获体会。 1．若要使振荡器的频率连续可调，应如何设计电路？ 2．若要改变电路的振荡频率，应改变那一个元件的值？ 3．若要改变振荡波形的幅度，应改变那一个元件的值？ 168