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1、課設計任務書學生班級學生姓名：學號：設計名稱：正弦波振蕩器起止日期：2011-5-23至2011-6-6指導教師：設計要求：設計一個正弦波振蕩器，給出具體的分析計算過程，給出電路參數(shù)，并給出電路圖。性能指標：1、振蕩頻率：1kHz2、振幅穩(wěn)定3、波形對稱，無明顯非線性失真12摘要本設計的主要電路采用文氏電橋振蕩電路。文氏橋振蕩電路由放大電路和選頻網路兩部分組成，施加正反饋就產生振蕩，振蕩頻率由RC網絡的頻率特性決定，振蕩頻率為：1/2πRC。它的振幅起振條件為：，相位起振條件為：；。振幅平衡條件為：，相位平衡條件為：，式中，A表示平均電壓放大倍數(shù)。關鍵字：文
2、氏電橋、振蕩頻率、正反饋，起振。12目錄摘要3正弦振蕩器的工作原理51．自激振蕩的概念52．自激振蕩的條件53．自激振蕩的建立54．正弦波振蕩器的基本組成6系統(tǒng)電路選擇及元件參數(shù)設定6系統(tǒng)電路選擇6元件參數(shù)設定7具體電路8電路仿真測試9心得體會11參考文獻1112正弦振蕩器的工作原理1．自激振蕩的概念（1）自激振蕩。電路沒有外加輸入信號，卻能輸出具有一定頻率、一定幅值的正弦波信號。能形成自激振蕩的電路就稱為振蕩電路。（2）圖10.31所示的方框圖說明了振蕩過程。振蕩電路是一種無需外加信號就能將直流電能變?yōu)榻涣麟娔艿哪芰孔儞Q電路。圖10.38 由放大電路到自激
3、振蕩電路2．自激振蕩的條件（1）振蕩的幅值平衡條件│AF│＞1它說明振蕩時，反饋信號uf和加到放大電路輸入端的信號ui大小相等。（2）振蕩的相位平衡條件ja++jf==2np（n為整數(shù)）式中ja為輸入信號經放大電路產生的相移量；jf為輸出信號經反饋網絡產生的相移量。3．自激振蕩的建立振蕩器利用外界的微弱干擾（如剛接通電源時所帶來的微弱干擾）作最初的信號（包含有各種頻率成份），通過選頻網絡，使某一特定頻率的信號滿足起振條件。這個特定頻率的信號經過放大、輸出、反饋、再放大、再輸出、再反饋……的循環(huán)過程，使輸出信號從無到有、從小到大逐漸增大，從而建立起振蕩。124
4、．正弦波振蕩器的基本組成（1）放大電路，滿足幅值平衡條件。（2）正反饋電路，滿足相位平衡條件。（3）選頻電路，振蕩器輸出所需要的、單一頻率的正弦波信號。（4）穩(wěn)幅電路，穩(wěn)定振蕩器輸出信號的振幅。系統(tǒng)電路選擇及元件參數(shù)設定系統(tǒng)電路選擇從結構上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號的，帶選頻網絡的正反饋放大器。正弦波振蕩電路常用選頻網絡所用元件來命名，分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路三種類型。RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率多在1MHz以上；石英晶體正弦波振蕩電路也可等效為LC正弦波振蕩
5、電路。根據(jù)設計要求，要求所設計的振蕩電路的振蕩頻率為1Hz，故選用RC正弦波振蕩電路。實用的RC正弦波振蕩電路多種多樣，這里選用的是最具典型性的文氏電橋振蕩電路。電路原理如圖1所示：其中電容C與電阻R的串并聯(lián)電路既是選頻網絡，也是正反饋網絡，利用正反饋信號充當運算放大器的輸入信號。R1和Rf組成負反饋網絡用以維持輸出信號的振幅穩(wěn)定12圖1元件參數(shù)設定（1）、串并聯(lián)選頻網絡參數(shù)設定當R1=R2=R,C1=C2=C時,F=1/3,令ω=,12根據(jù)設計要求，所設計的正弦振蕩器的頻率為1kHz，電路中使用0.01μF的電容，根據(jù)計算得到應使用的電阻的阻值應為1591
6、5.9Ω。（2）、負反饋網絡元件參數(shù)的設定正反饋網絡的反饋電壓是同相比例運算電路的輸入電壓，因而要把同相比例運算電路作為整體看成電壓放大電路，它的比例系數(shù)是電壓放大倍數(shù)，根據(jù)起振條件和幅值平衡條件：
7、
8、=1+≥3≥2的取值要大于2。這里選擇50K電阻，則用100K的電阻與10K的滑動變阻器串聯(lián)組成。應當指出，由于與U具有良好的線性關系，所以為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，一般應在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。具體電路根據(jù)原理電路及具體電路分析，所設計的具體電路如如圖2所示：12電路仿真測試用ewb軟件進行電路仿真測試。在ewb軟件界面連接電路如圖3所示：圖312接通電源，觀
9、察示波器輸出波形。圖4從圖4中可以看出，起振時，正弦波的振幅是逐漸增大的，且增大速度逐漸加快，直至穩(wěn)定。圖5觀察圖5波形可以看出，所得到的正弦波沒有明顯的失真，是符合要求的。12圖6觀察圖6波形可以看出，所產生的正弦波的頻率與標準的的正弦波的頻率不相等，既有誤差存在。應當對電路的元器件參數(shù)進行修正。圖7圖7為修正元器件參數(shù)后的的波形，可以看出修正后的正弦波頻率與標準波的頻率幾乎沒有誤差。12心得體會本周我們進行了模擬電子技術的課程設計，通過此次課程設計，我能對正弦波振蕩器的原理有了比較深刻的認識，加深了對這門課的理解。當然，在設計中，遇到過不少的困難，但是，
10、通過網上查找相關資料，及參考書本，得到了意想不到的結
