基于运放的正弦振荡电路仿真与分析

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1、基于运放的正弦振荡电路仿真与分析2009011056张晓洁&2009011059张颖珊学习波形发生电路时，我们就很好奇：我们见到了运放实现的矩形波、三角波、锯齿波等，为什么没有看到正弦波呢？是否正弦波不能通过运放实现？带着这个问题，我们进行了网络搜索，终于发现，不仅可以实现，还有很多种电路，如桥式振荡电路、移相振荡电路和双T振荡电路等。我们选择了常用的RC桥式振荡电路进行分析。波形发生电路图如下：波形发生电路的仿真分析：1、瞬态分析选中“Skipinitialtransientsolution”选项，跳过初始偏置点的计算，这时初始条件完全由电路中电容和电感等元件的初

2、始条件决定，在缺省情况下，电容的初始电压为0。波形图如下：由仿真结果可知，电路大约在22.5ms时进入稳定状态，稳态振幅约为4.95V，频率约为1kHZ。2、傅里叶分析由于正弦振荡电路产生的正弦波总是存在非线性失真,即振荡输出正弦波中除了基波之外，还存在着各次谐波。频谱图如下：傅里叶分析结果如下：FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(N13709)DCCOMPONENT=5.534137E-02HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMP

3、ONENT(DEG)PHASE(DEG)11.000E+034.990E+001.000E+00-1.002E+020.000E+0022.000E+034.105E-028.225E-03-1.124E+028.797E+0133.000E+039.144E-021.832E-024.751E+003.053E+0244.000E+037.483E-031.499E-03-9.659E+013.041E+0255.000E+031.350E-022.705E-03-1.625E+023.384E+0266.000E+034.314E-038.646E-04-1.2

4、35E+024.776E+0277.000E+035.602E-031.123E-03-1.415E+025.597E+0288.000E+033.183E-036.378E-04-1.317E+026.697E+0299.000E+033.039E-036.089E-04-7.807E+018.235E+02TOTALHARMONICDISTORTION=2.039012E+00PERCENT改变R5阻值，对不同情况进行仿真结果如下：（1）若去掉R5，电路图如下：1、瞬态分析波形图如下：由仿真结果可知，电路大约在5.5ms时进入稳定状态，稳态振幅约为6.05V，频

5、率约为1kHZ。2、傅里叶分析频谱图如下：傅里叶分析结果如下：FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(N13709)DCCOMPONENT=-3.685067E-02HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)11.000E+036.216E+001.000E+001.667E+020.000E+0022.000E+031.473E-012.370E-02-1.756E+02-5.090E+0233.

6、000E+032.559E-014.117E-021.042E+02-3.959E+0244.000E+036.503E-021.046E-02-1.776E+02-8.444E+0255.000E+039.866E-021.587E-028.943E+01-7.441E+0266.000E+034.363E-027.019E-031.770E+02-8.233E+0277.000E+034.831E-027.772E-036.134E+01-1.106E+0388.000E+033.061E-024.925E-031.683E+02-1.165E+0399.000

7、E+032.773E-024.461E-031.567E+01-1.485E+03TOTALHARMONICDISTORTION=5.264815E+00PERCENT（2）将R5减小为5KΩ时，波形图如下：此时波形显示为减幅震荡，但是起始振幅就很小，约为7mV。说明存在小的干扰使一开始产生微小振幅的震荡，但电路不满足起振条件，所以振幅减小。（3）将R5减小为7KΩ时，波形图如下：此时波形从开始即为等幅震荡，非线性失真系数为7.651714E-01PERCENT，但振幅只有7.2mV。（4）将R5增大为100KΩ时，波形图如下：由仿真结果可知，电路大约在5.5m