rc文氏桥振荡器稳幅环节的仿真研究

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1、万方数据长江大学学报(自然科学版)2011年8月第8卷第8期JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Aug．2011，V01．8No．8·91·doi：10．3969／J．issn．1673—1409．2011．08．029RC文氏桥振荡器稳幅环节的仿真研究刍B学玉(长江大学电子信息学院，湖北荆州434023)[摘要]非对称RC文氏桥振荡器的稳幅环节直接影响到在整个频率调节范围内能否起振、并且能否获得较好的正弦波。采用电路稳定性分析方法，通过研究非理想．条件下电路振荡条件，导出了理想条件下振荡电路的振荡频率和起振与平衡条件，设计了相应的稳幅环节

2、，并采用Multisim对稳幅环节的设计进行仿真试验。仿真结果表明该计算方法是可行的，可以为非对称RC文氏桥振荡电路的设计提供参考。[关键词]文氏桥振荡器；振荡频率；起振条件；稳幅电路[中图分类号]TN752[文献标识码]A[文章编号]1673—1409(2011)08—0091—03在低频正弦波信号发生器电路中，文氏桥正弦波振荡电路结构简单，只要稳幅措施得当即可输出频率和幅度较为稳定的正弦波，由于其频率调节范围范围较大，并且具有桥式结构，从而在测量、自动控制、电子技术等领域有着广泛的应用uJ。RC文氏桥正弦波信号振荡电路通常划分为放大、选频、稳幅等基本环节[2]。在分析振荡电路

3、的振荡频率、起振条件时均基于放大器为理想放大器，并且RC串并联网络中的R、C是严格对称相等的。在采用双联电位器频率调节时起振与平衡条件较为容易实现，但在实际应用中，当调节R改变频率使R逐渐变小时，电路振荡条件往往受电路参数非理想化因素影响而破坏，从而导致振荡器停振。尽管一些学者对RC文氏桥振荡电路展开了不同程度的研究，但基本上是基于对称性结构条件下的振荡条件的研究净引。为此，笔者将非对称的RC文氏桥振荡电路采用电路的基本分析方法进行分析研究，设计非对称RC文氏桥的稳幅环节，并采用Multisim对其进行仿真验证。1振荡条件分析若考虑运算放大器的差模增益为A、输入电阻为％、输出电阻

4、为ro，则RC非对称文氏桥振荡电路等效电路图如图1所示。由文献[6]可知，当％一。。和A一。。，则该振荡电路的起振平衡条件为：瓦R3乡西C21。瓦R,R47Cl’R2振荡频率为：(1)图lRC文氏桥振荡电路等效电路图(2)由式(2)可以看出，当运放的‰一o。、Aa一。。时，运放的输出电阻r。对起振条件和振荡频率没有影响，并且若用R。调节振荡频率c￡，0，当R。减小时，为使得蛳与R。有单调递增关系，式(2)中R，的取值必须满足：Rt≥型4C坠2R2(3)式中，R。。。为可变电位器R，的最大值。[收稿日期]2011—06—25[作者筒介】邹学玉。男．博士，副教授。主要从事无线通信技术

5、、电子技术方面的教学与研究工作。万方数据·92·长江大学学报(自然科学版)2011年8月2稳幅环节的设计与相关分析稳幅环节的设计思路是在参数C。、Cz、R：、R。、R。恒定的条件下，减小因频率调节(调节R。)对反馈系数的影响，这样使得自动增益控制稳幅环节易于实现，即令：C2／c。》1Rl／R2<1(4)设通过R。调节频率时的变化量为dR。，若采用R。调节增益，其变化量为dR。，则对式(1)微分可得：dR3≥R丁4dRl(5)上、2根据式(3)取：R。=(西C2+警)R4由式(4)、(5)可知有R。》R。。利用二极管构成的稳幅环节如图2所示，其中Rs由R。·、R。z和二极管D。、D

6、z构成，并且设D-、DziEN导通的等效电阻为rD。、rD2(rDl=rD2=rD)，则R3可表示为：Rs=R。t+茛等与甍(7)式中，rD=UD／ID，UD、ID分别为正弦波信号加载在D，、D。上有效值电压和电流。．当调节频率变小、增益不变的条件下，输出幅度减小，由此将引起D。、D：上有效值电压和电流减小，由此引起rD增加，则有：(6)圈2稳幅环节电路dR。=蒜一蒜㈣式中，r譬’，，．箸’分别为D，、D。上有效值电压、电流达到最大(【，譬’，曙’)和最小(【，苫’，瑶’)时的等效电阻，，一譬’=u譬’／I譬’，r警’=u警’／瑶’。设在输出正弦波不失真幅度最大时(【，一)支路电

7、流主要流过二极管D。、D：，输出正弦波不失真幅度最小时(Urn,m)支路电流主要流过R。：，则有：dR3≈r譬’一R32(9)且有：，U苫‰％一xi舞弄虿‘10)嘴’≈吒耐n面看‰(11)在频率最大时，使输出正弦波不失真幅度达到最大，以此确定稳幅环节中元器件参数R。，、R。：、R。并且保持不变，增大R。使频率减小，输出正弦波不失真幅度也将减小，若过小则将导致停止振荡。3仿真结果与分析若取C1=3．3nF、Cz=33nF、R2=33kfl，R。在588f1～20kfl之间(分为R1