《rc振荡器的设计》doc版

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1、实验六RC振荡器的设计一．实验目的1．学习RC正弦波振荡器的设计方法2．掌握RC正弦波振荡器的安装、调试与测量方法。二.预习要求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，制定出实验方案，选择实验用的仪器设备。三．RC振荡器的设计与调试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

2、路形式。RAuo2．计算和确定电路中的元件CD2参数。3．选择运算放大器R4RWR54．调试电路，使该电路满足RC指标要求。R3D1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1RC正弦波振荡器设计步骤如下：1681．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。（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：Ri>>R>>R0的关系选择R的值。其中：Ri（几百kΩ以上）为运算放大器同相端的输入电阻。R0（几百Ω以下）为运算放大器的输出电阻。因此，初选R=2

3、0kΩ，则：（3）确定R3和Rf(在图1中Rf=R4+Rw+rd//R5)的值。由振荡的振幅条件可知，要使电路起振，Rf应略大于2R3，通常取Rf=2.1R3。以保证电路能起振和减小波形失真。另外，为了满足R=R3//Rf的直流平衡条件，减小运放输入失调电流的影响。由Rf=2.1R3和R=R3//Rf可求出：R3=R=取标称值:R3=30kW所以:Rf=2.1R3=2.1W=63kW.为了达到最好效果,Rf与R3的值还需通过实验调整后确定。（4）确定稳幅电路及其元件值。稳幅电路由R5和两个接法相反的二极管D1、D2并联而成，如图1所示。稳幅二极管D1、D2应选用温度稳定性较高的硅

4、管。而且二极管D1、D2的特性必须一致，以保证输出波形的正负半周对称。（5）R5与R2的确定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rd（rd为二极管导通时的动态电阻）相近的电阻R5。（R5一般取几千欧，在本例中取R5=2kW。）然后再经过实验调整，以达到最好效果。R5确定后，可按下式求出R2。R2=Rf-（R5//rd）»Rf-R5¤2=63kW-1kW=62kW168为了达到最佳效果,R2可用30kW电阻和50kW的电位器串联（即R2=R4+Rw）。（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

5、足：Auo•BW>3fo的条件。由于本例中的fo=800Hz，故选用μA741集成运算放大器。（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RW使输出波形为最大且失真最小的正弦波。若电路不起振，说明振荡的振幅条件不满足，应适当加大RW的值；若输出波形严重失真，说明R2太大，应减小RW的值。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。四.实验内容1．设计一

6、个RC正弦波振荡器，要求输出信号的频率为：fo=1kHz。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。五．实验报告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

7、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168（1）对所选电路中的元件进行理论计算（2）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）记录并整理实验数据，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总结出实验中的收获体会。六．思考题1．若要