rc正弦波振蕩電路的設(shè)計(jì)

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1、RC正弦波振蕩電路的設(shè)計(jì)【摘要】論文對(duì)rc文氏電橋正弦振蕩器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該電橋電路振蕩頻率f0=1000hz，輸出電壓u0=4v（峰值），波形失真系數(shù)kf=0.1％-0.2％。通過(guò)設(shè)計(jì)電路及選取各元件參數(shù)，輸出電壓均符號(hào)指標(biāo)要求?！娟P(guān)鍵詞】rc正弦波振蕩電路文氏電橋電路二極管穩(wěn)幅各種電器設(shè)備要正常工作，常常需要各種小波形信號(hào)的支持。電器設(shè)備中常用的信號(hào)有正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等。在電器設(shè)備中，這些信號(hào)是由波形產(chǎn)生和變換電路來(lái)提供的。波形產(chǎn)生電路是一種不需外加激勵(lì)信號(hào)就能將直流能源轉(zhuǎn)化成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸

2、出電路，又稱振蕩器或波形發(fā)生器。通過(guò)與波形變換電路相結(jié)合，它能產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波和階梯波等各種波形，能滿足現(xiàn)代測(cè)量通信、自動(dòng)控制和熱加工、音視頻設(shè)備及數(shù)字系統(tǒng)等對(duì)各種信號(hào)源的需求。rc正弦波振蕩電路因其選頻網(wǎng)絡(luò)由r、c元件組成而得名。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和連接方式的不同，又可分為文氏電橋振蕩器、移相式振蕩器和雙t式振蕩器。rc振蕩電路的工作頻率較低，一般為1hz～1mhz,常采用外穩(wěn)幅電路，用于低頻電子設(shè)備中。rc文氏電橋振蕩器具有電路簡(jiǎn)單、易起振和振蕩頻率易調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，為大多數(shù)低頻振蕩電路所采用。本文設(shè)計(jì)一個(gè)振蕩頻率f0=1000h

3、z的文氏電橋正弦振蕩器，輸出電壓u0=4v（峰值），波形失真系數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)電路及選取各元件參數(shù)kf=0.1％-0.2％，輸出電壓均符號(hào)指標(biāo)要求。1、主電路選擇根據(jù)輸出指標(biāo)的要求，本設(shè)計(jì)選擇二極管外穩(wěn)幅的文氏電橋電路。該電路利用二極管的非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋的強(qiáng)弱來(lái)控制電壓的恒定。其中，二極管vd1、vd2組成外穩(wěn)幅電路，振蕩過(guò)程中vd1、vd2將交替導(dǎo)通和截止，總有一個(gè)處于正向?qū)顟B(tài)的二極管與r3并聯(lián)，由于二極管正向電阻隨增大而下降，因此負(fù)反饋隨振幅上升而增加，直到滿足振幅平衡條件為止。二極管穩(wěn)幅電路簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。圖1二極管外穩(wěn)幅的文氏電橋振

4、蕩器該電路的放大倍數(shù)為au=1+rfr4式中，rf為等效電阻；rf=r∥r3+rp；為二極管vd1、vd2導(dǎo)通時(shí)的動(dòng)態(tài)電阻。振蕩電路剛起振時(shí)，輸出電壓u0幅度較小，rd較大，au較大，有利于起振。隨著振蕩的進(jìn)行，輸出電壓u0幅度逐漸增大，導(dǎo)致二極管動(dòng)態(tài)電阻逐漸減小，逐漸下降，輸出電壓u0幅度趨于穩(wěn)定，最終電路達(dá)到穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。2、電路參數(shù)選擇2.1選擇r、c為了使rc選頻網(wǎng)絡(luò)的特性不受集成運(yùn)算放大器的輸入輸出電阻的影響，在選擇r時(shí)，應(yīng)滿足以下條件r1＞r＞＞r0式中，r1是集成運(yùn)算放大器同相輸入電阻；r0是

5、集成運(yùn)算放大器的輸出電阻。查閱集成運(yùn)放手冊(cè)，可以初選r2=r1=15kω,則根據(jù)式f0=12πrc,可計(jì)算出電容值為c=12πf0r=12×3.14×103×15×103據(jù)此，可選取標(biāo)稱值為c=0.01μf的電容。將c=0.01μf代入式f0=12πrc計(jì)算電阻r的準(zhǔn)確值r=15.9kω,取標(biāo)稱值r=16kω的電阻即可。2．2選擇、電阻r4和rf可根據(jù)文氏電橋振蕩電路的振幅起振條件：rf＞2r3來(lái)確定，本設(shè)計(jì)取rf=2.1r4,這樣即能保證起振，又不會(huì)引起嚴(yán)重的波形失真。同時(shí)，為了減小運(yùn)算放

6、大器輸入失調(diào)及其漂移的影響，根據(jù)平衡電阻概念，應(yīng)使電阻r4和rf盡量滿足r2=r=r4∥rf的條件。聯(lián)解rf2.1r4和r=r4∥rf可得r3.12.1r=3.12.1×16kω=23.6kω可選取標(biāo)稱值為r4=24kω的電阻，則rf的取值為rf=2.1kω=2.1×24kω=50.4kω2.3二極管vd1、vd2的選擇穩(wěn)幅二極管的選擇應(yīng)特別注意兩點(diǎn)：一是為了保證電路的對(duì)稱性，兩個(gè)穩(wěn)幅二極管的特性參數(shù)必須匹配；二是為了提高電路的溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用硅管。由于二極管vd1、vd2導(dǎo)通時(shí)的動(dòng)態(tài)電阻rd的值與rf有關(guān)，

7、二極管vd1、vd2的選擇還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整來(lái)確定。2.4選擇rf和rf實(shí)驗(yàn)表明，二極管動(dòng)態(tài)電阻rd與并聯(lián)電阻阻值相當(dāng)時(shí)，穩(wěn)幅特性和改善波形失真都有較好的效果。通常rf選幾千歐姆，rf選定后，rp的值便可以初步確定。因?yàn)楠玶f=r∥rf+rp設(shè)rd≈rf，則rp=rf-rd∥rf-0.5rf，取rf=6.8kω，則rp=50.4kω-3.4kω=47kω，選wxwx-3型47kω多圈微調(diào)電位器。注意：rp和rf的最佳值，仍然要通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整來(lái)確定。2.5選擇集成運(yùn)算放大器選擇集成運(yùn)算放大器時(shí)，除希望輸入電阻

8、較高和輸出電阻較低外，最主要的是要選擇其增益寬積（（gbw）能滿足下面的關(guān)系式，即aodbw＞3f0在實(shí)際電路中，