实验七 集成电路RC正弦波振荡电路
一、实验目的
1.掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。 2.熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。
3.观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
二、实验仪器
1.双踪示波器 2.低频信号发生器 3.频率计
三、实验原理
正弦波震荡电路必须具备两个条件是：一必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。实际电路中多用LC谐振电路或是RC串并联电路（两者均起到带通滤波
?/?X??F?X?，选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。震荡条件如下：正反馈时XifO?F?F??1，相位条件??1，即放大条件A?X?F??A?/?A?X?，所以平衡条件为AXOiO?F??1。 ?A??F?2n?，起振条件A 本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由Rp2和R1组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。
??1?分析电路可得：A??F113?j(?RC?)?RCRp2R1设
,?A?0。当Rp1?R1?R,C1?C2?C时，有
，
?0?1RC，有
??F9?(1??02?)?0?，
?F??arctg(1??0??1,??0，此时取A稍大于3，便满足?)。当???0时，FF33?0?起振条件，稳定时A?3。
填空题：
(1)图11.1中，正反馈支路是由 RC串并联电路 组成，这个网络具有 选频 特性，要改变振荡频率，只要改变 R 或 C 的数值即可。
(2)图11.1中，1RP和R1组成负反馈，其中 Rp 是用来调节放大器的放大倍数，使AV
≥3。
四、实验内容
1.按图11.1接线。
2.用示波器观察输出波形。
Vo峰峰=18.40V
思考：
(1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，而VO=0，原因何在?应怎么办？
答：由于A要大于3，即Rp2大于4KΩ时才起振，但此时放大倍数大于平衡条件，易于出现输出幅值过大而失真的现象，为改善这种现象，可适当加入稳幅环节，在Rp2两端并上6V稳压管，利用稳压管的动态电阻变化特性进行自调节。
(2)有输出但出现明显失真，应如何解决？
答：无输出和输出失真都与放大倍数A有关，A小不起振，A大则输出失真，调节电位器来调整放大倍数A。 3.用频率计测上述电路输出频率，若无频率计可按图11.2接线，用李沙育图形法测定，测出VO的频率f01并与计算值比较。 理论f0?
图11.1
图11.3
1?79.58Hz，实际输出频率约为78.3533Hz，峰值为约9.20伏。
2?RC4.改变振荡频率。
在实验箱上设法使文氏桥电容C1=C2=0.1μ。
注意：改变参数前，必须先关断实验箱电源开关在改变参数，检查无误后再接通电源。
测f0之前，应适当调节2RP使VO无明显失真后，再测频率。 理论f0?1?159.15Hz，实际输出频率约为158.911Hz，峰值为约10.00伏。
2?RC5.测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数Auf
先测出图11.1电路的输出电压VO值后，关断实验箱电源，保持2RP及信号发生器频率不变，断开图11.1中\”点接线，把低频信号发生器的输出电压接至一个1K的电位器上，再从这个1K电位器的滑动接点取Vi接至运放同相输入端。如图11.3所示调节Vi使VO等于原值，测出此时的Vi值，
测出：Vi=2.09V（有效值），Vo峰峰=18.40V， VO=6.51V， 则Auf=VO/Vi=3.12倍，理论值应为3倍。
6.测定RC串并联网络的幅频特性曲线。
图11.2
断开同相放大器电路，并取Rp1?R1?10K?,C1?C2?0.1?F。输入峰峰值为2伏即峰值为1伏的正弦波，改变频率按下表测量A点输出（以下输出值为峰峰值）。 f(Hz) VO(V) Au f(Hz) VO(V) Au 20 40 60 80 100 120 130 140 150 0.232 0.388 0.496 0.576 0.608 0.632 0.632 0.632 0.632 0.116 0.194 0.248 0.288 0.304 0.316 0.316 0.316 0.316 160 170 180 200 250 300 400 500 1000 0.632 0.632 0.632 0.632 0.608 0.592 0.528 0.464 0.296 0.316 0.316 0.316 0.316 0.304 0.296 0.264 0.232 0.148 1.电路中参数R、C的值与振荡频率有关，放大电路的输入电阻也会影响RC值。 实测值与理论估算值比较误差原因：1.实验测频率时是采用李萨如图形法,因为李萨如图形不能绝对稳定,所以会产生一定的误差.(测量误差)；2.实验电路板上的电容电抗会对频率造成一定影响,产生误差.(系统误差)
2.能否起振及是否失真都与放大倍数相关，放大倍数与负反馈相关，负反馈越强放大倍数越低。放大倍数大于3就会有失真，远大于3时，就输出近似方波，小于3时，不能起振。所以最好有自动增益控制电路。