1KHZ桥式正弦波振荡器电路的设计与制作

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目录

摘要 (2)

1.系统基本方案 (2)

1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2)

1.2. 运算放大器的选择 (3)

1.3最终的方案选择 (3)

2.正弦波发生器的工作原理 (3)

2.1正弦波振荡电路的组成 (3)

2.1.1 RC选频网络 (3)

2.1.2放大电路 (6)

2.1.3正反馈网络 (6)

2.2产生正弦波振荡的条件 (6)

2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7)

3.系统仿真 (7)

4.结论 (8)

参考文献: (11)

附录 (13)

1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作

摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡,振荡频率由RC 网络的频

率特性决定。它的起振条件为: ,振荡频率为:。运算放大器选用LM741CN,采用非线性元件(如温度系数为负的热敏电阻或JFET )来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定,进而达到自动稳幅的目的,这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ;而频率范围的确定是根据式RC f π210=以及题目给出的频

率范围来确定电阻R 或电容C 的值,进而使其满足题目的要求。

关键词:文氏电桥、振荡频率、LM741CN

1.系统基本方案

1.1 正弦波振荡电路的选择与论证

本设计选用文氏电桥振荡电路。

图1 RC 桥式振荡电路

这种电路的特点是:它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成,施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为: 12R R f

>。它的振荡频率为:RC

f π210=。

1.2. 运算放大器的选择

考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。

1.3最终的方案选择

文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹,可调范围宽,电路简单易调整,同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路.

RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器.

这个电路由两部分组成,即放大电路和选频网络。放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路,取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而选频网络则由Z1、Z2组成,同时兼做正反馈网络。

2正弦波发生器的工作原理

2.1正弦波振荡电路的组成

放大电路

选频网络

正反馈网络

2.1.1 RC 选频网络

图2正弦波发生器的选频网络

图3 Rc 选频网络

RC 选频网络的传输函数为:

令:R R R ==21 C C C ==21

RC 串并联选频网络具有选频作用,它的频率响应特性由明显的峰值。

反馈网络的反馈系数为:

)(31131

)111(11

002211220ωωωωωωωωω-+=++=⨯+++

⨯+===+j RC j RC j I c j R jC j R I

c j R V V V F F S

当0ωω=(谐振频率)=C R 1时,)0(31f =Φ=νF

幅频特性曲线

如图4

由上式:

0ωω=时:31)(0=ωV F (最大)

0ωω<时:当0→ω,0)(→ωV F

0ωω>时:当∞→ω,0)(→ωV F

上图可见,当0ωω=时,U F 达到最大值并等于31,相位移f Φ为00,输出电压与输入电压同相,对于该频率,所取的输出电压即∙f U 幅度是最大的,所以RC 串并联网络具有选频作用.

相频特性曲线

① 0ωω<时(ω减小)

11R c >>X ,1C 与1R 串联1c X →

22R c >>X ,2C 与2R 并联1R →

则:v o 超前v s 相位φ(0→ω时,)2π+→Φ

② 0ωω>时(ω增大)

11R c <

22R c <

则:v o 滞后v o 相位-φ(∞→ω时,2πφ-→)

③0ωω=时,v o 与v o 同相

2.1.2放大电路

图4 放大电路部分

2.1.3正反馈网络

图5 正反馈部分

2.2产生正弦波振荡的条件

2.2.1.在正弦波振荡电路中,一要反馈信号能取代输入信号,而若要如此,电路中必须引入正反馈;二要有外加的选频网络,用以确定振荡频率。

2.2.2.正弦波振荡的平衡条件为:1

A写成模与相角的形式为使输出量在

F

合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程。

2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤

2.3.1.观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络三部分。

2.3.2.判断放大电路能否正常工作,即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能输入、输出和放大。

2.3.3利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦振荡的相位条件。

2.3.4判断电路是否满足正弦振荡波的幅值条件,即是否满足起振条件。3.系统仿真

图6系统输出的正弦波波形

图7系统电路图仿真

4.结论

这次的课程设计历时两个星期左右,通过这两个星期的学习和努力,设计也基本上完成了。在这两个两个星期的学习过程中,我发现了自身的很多不足,自己知识上存在很多的漏洞,看到了自己在知识合理综合运用能力方面还是比较缺乏。虽然知道这份设计其中必定依然存在许许多多的错误和毛病,但在完成的时候始终还是会有那么一点点的欣慰,因为真正的用心做了,努力的付出过。最后做的或许还是很差强人意,希望老师可以原谅,以后我一定会更加努力的!

在将近两个多星期的时间里,我真正的体会到了学习的乐趣:翻阅资料,复习以前学过的相关学科知识,奔波于图书管和自习室,上网查找相关资料……为了完成这次课程设计确实很辛苦,但苦中有乐,当翻了好多资料终于找到RC文氏电桥正弦波振荡电路的资料时,心中不免一阵兴奋,开心不已。生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。只有劳动才能让我们感到充实。虽然这只是一次简单的课程设计,但平心而论,也耗费了不少的时间和心血,这就让我不得不佩服那些搞电子电路设计前辈们,他们为我们做出了多么大的贡献,奉献了多少时间和心血啊!

这次的课程设计让我认识到自己在学习上的不足,如以前学过的电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子基础,还有电子电工实习上所学到的东西在这