RC振蕩器電路有橋式、雙T網(wǎng)絡(luò)式、移相式等類型,這里主要討論RC橋式振蕩器電路。 一、www.8ttt8.comRC震蕩電路原理圖
圖9.2是RC橋式振蕩電路,這個(gè)電路由放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。為由集成運(yùn)放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,取其高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。而則由Z1、Z2和R1、R2組成,同時(shí)兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。由圖可知,Z1、Z2和R1、R2正好形成一個(gè)四臂電橋,電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端,RC橋式振蕩器電路的名稱即由此而來?! ?/font>
下面首先分析RC振蕩器電路串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,然后根據(jù)正弦波振蕩電路的兩個(gè)條件選擇合適的放大電路指標(biāo),以構(gòu)成一個(gè)完整的RC橋式振蕩器。 二、www.8ttt8.comRC振蕩器電路RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性
圖9.2中用的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用,由圖9.2可知:
若令ωo=1/RC 或fo =1/(2πRC)則
, 當(dāng)ω=ωo時(shí) 上述分析表明:當(dāng)ω=ω0=1/(RC)時(shí),輸出電壓的幅值最大(當(dāng)輸入電壓的幅值一定,而頻率可調(diào)時(shí)),并且輸出電壓是輸入電壓的1/3,同時(shí)輸出電壓與輸入電壓同相位。根據(jù)和的表達(dá)式可以畫出RC振蕩器電路RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性曲線如圖9.3所示。
三、www.8ttt8.comRC震蕩電路振蕩信號(hào)的產(chǎn)生與穩(wěn)定
所謂建立振蕩,就是要使電路自激, 從而產(chǎn)生持續(xù)的振蕩,由直流電變?yōu)榻涣麟姟?duì)于RC振蕩器電路來說, 直流電源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于電路中存在噪聲,它的頻譜分布很廣,其中也包括有ω=ω0 =1/(RC)這樣一個(gè)頻率成分。這種微弱的信號(hào),經(jīng)過放大,通過正反饋的選頻網(wǎng)絡(luò),使輸出幅度愈來愈大,最后受電路中非線性元件的限制,使振蕩幅度自動(dòng)地穩(wěn)定下來,開始時(shí),AV =1+ Rf/R1略大于3,達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí),AV=3,FV=1/3(ω=ω0=1/(RC))。 四、www.8ttt8.comRC震蕩電路振蕩頻率與振蕩波形
振蕩頻率是由相位平衡條件所決定的,只有當(dāng)φf=0°,φa=0°時(shí),才滿足相位平衡條件,所以振蕩頻率取決于:f = 1/(2πRC)。振蕩器要輸出正弦波,還要求放大器的增益必須滿足起振條件且工作在線性區(qū)。否則要么不起振,要么輸出波形出現(xiàn)非線性失真。 五、www.8ttt8.comRC橋式振蕩器電路穩(wěn)幅措施
由于電源電壓的波動(dòng)、電路參數(shù)的變化、環(huán)境溫度的變化等因素的影響,將使輸出幅度不穩(wěn)定。采用一般的電阻Rf、R1引入負(fù)反饋穩(wěn)幅還不夠,常用方法之一是采用非線性熱敏元件來穩(wěn)幅。如上述電路中的Rf換為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。
非線性電阻穩(wěn)定輸出電壓的另一種方案是利用JFET工作在可變電阻區(qū)。當(dāng)JFET的漏源電壓um較小時(shí),它的漏源電阻RDS可通過柵源電壓VGS來改變。因此,可利用JFET進(jìn)行穩(wěn)幅,圖9.4所示就是這樣一個(gè)RC振蕩器電路。圖中負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)由RP3、R3和FET的漏源電阻RDS組成。正工作時(shí),輸出電壓經(jīng)二極管D整流和R4、R3濾波后,通過R5、RP4為FET柵極提供控制電壓。當(dāng)幅值增大時(shí), vGS變負(fù),RDS將自動(dòng)加大以加強(qiáng)負(fù)反饋。反之亦然。這樣就可以達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)幅的目的。
電路調(diào)整時(shí),一般只需調(diào)整RP3和RP4就可以使失真最小?!?/font>
RC振蕩器電路例題:電路如圖9.5所示,A的Vom=±14V.
(1)分析D1、D2的穩(wěn)幅原理 (2)若VD=0.6V,估算Vom (3)若R2短路,vO=? (4)若R2開路,畫vO的波形 解:(1)當(dāng)vO較小時(shí),D1、D2近似截止,放大器的放大倍數(shù)AV=(R1+ R2+R3)/R1≈3.3>3,有利于起振;www.8ttt8.com當(dāng)vO較大時(shí),D1、D2導(dǎo)通,使其與R3并聯(lián)支路的電阻下降,AV隨之下降,vO的幅值趨于穩(wěn)定。
解:(2)若VD=0.6V,估算Vom 由于穩(wěn)幅時(shí),可以求出對(duì)應(yīng)于輸出正弦波Vom一點(diǎn)相應(yīng)的D1、D2與R3并聯(lián)支路的電阻。因?yàn)榱鬟^R3'的電流等于流過R1、R2的電流,故有
解:(3)若R2短路,AV<3,電路將停止振蕩,輸出為與時(shí)軸平行的一條直線。 解:(4)若R2開路, 輸出波形如圖9.6所示。
|