2010-04-15 22:52:40 阅读5 评论0 字号:大中小
RC振荡器电路有桥式、双T网络式、移相式等类型,这里主要讨论RC桥式振荡器电路。
一、www.8ttt8.comRC震荡电路原理图
图9.2是RC桥式振荡电路,这个电路由放大电路和选频网络。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路,取其高输入阻抗和低输出阻抗的特点。而则由Z1、Z2和R1、R2组成,同时兼作正反馈网络。由图可知,Z1、Z2和R1、R2正好形成一个四臂电桥,电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端,RC桥式振荡器电路的名称即由此而来。
下面首先分析RC振荡器电路串并联选频网络的选频特性,然后根据正弦波振荡电路的两个条件选择合适的放大电路指标,以构成一个完整的RC桥式振荡器。
二、www.8ttt8.comRC振荡器电路RC串并联网络的选频特性
图9.2中用的RC串并联选频网络具有选频作用,由图9.2可知:
若令ωo=1/RC 或fo =1/(2πRC)则
,
当ω=ωo时 上述分析表明:当ω=ω0=1/(RC)时,输出电压的幅值{zd0}(当输入电压的幅值一定,而频率可调时),并且输出电压是输入电压的1/3,同时输出电压与输入电压同相位。根据和的表达式可以画出RC振荡器电路RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性曲线如图9.3所示。
三、www.8ttt8.comRC震荡电路振荡信号的产生与稳定
所谓建立振荡,就是要使电路自激,
从而产生持续的振荡,由直流电变为交流电。对于RC振荡器电路来说,
直流电源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于电路中存在噪声,它的频谱分布很广,其中也包括有ω=ω0
=1/(RC)这样一个频率成分。这种微弱的信号,经过放大,通过正反馈的选频网络,使输出幅度愈来愈大,{zh1}受电路中非线性元件的限制,使振荡幅度自动地稳定下来,开始时,AV =1+ Rf/R1略大于3,达到稳定平衡状态时,AV=3,FV=1/3(ω=ω0=1/(RC))。
四、www.8ttt8.comRC震荡电路振荡频率与振荡波形
振荡频率是由相位平衡条件所决定的,只有当φf=0°,φa=0°时,才满足相位平衡条件,所以振荡频率取决于:f = 1/(2πRC)。振荡器要输出正弦波,还要求放大器的增益必须满足起振条件且工作在线性区。否则要么不起振,要么输出波形出现非线性失真。
五、www.8ttt8.comRC桥式振荡器电路稳幅措施
由于电源电压的波动、电路参数的变化、环境温度的变化等因素的影响,将使输出幅度不稳定。采用一般的电阻Rf、R1引入负反馈稳幅还不够,常用方法之一是采用非线性热敏元件来稳幅。如上述电路中的Rf换为负温度系数的热敏电阻,就可实现稳幅。
非线性电阻稳定输出电压的另一种方案是利用JFET工作在可变电阻区。当JFET的漏源电压um较小时,它的漏源电阻RDS可通过栅源电压VGS来改变。因此,可利用JFET进行稳幅,图9.4所示就是这样一个RC振荡器电路。图中负反馈网络由RP3、R3和FET的漏源电阻RDS组成。正工作时,输出电压经二极管D整流和R4、R3滤波后,通过R5、RP4为FET栅极提供控制电压。当幅值增大时, vGS变负,RDS将自动加大以加强负反馈。反之亦然。这样就可以达到自动稳幅的目的。
电路调整时,一般只需调整RP3和RP4就可以使失真最小。
RC振荡器电路例题:电路如图9.5所示,A的Vom=±14V.
(1)分析D1、D2的稳幅原理
(2)若VD=0.6V,估算Vom
(3)若R2短路,vO=?
(4)若R2开路,画vO的波形
解:(1)当vO较小时,D1、D2近似截止,放大器的放大倍数AV=(R1+ R2+R3)/R1≈3.3>3,有利于起振;www.8ttt8.com当vO较大时,D1、D2导通,使其与R3并联支路的电阻下降,AV随之下降,vO的幅值趋于稳定。
解:(2)若VD=0.6V,估算Vom
由于稳幅时,可以求出对应于输出正弦波Vom一点相应的D1、D2与R3并联支路的电阻。因为流过R3'的电流等于流过R1、R2的电流,故有
解:(3)若R2短路,AV<3,电路将停止振荡,输出为与时轴平行的一条直线。
解:(4)若R2开路,
输出波形如图9.6所示。