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RC串并联网络振荡电路

2015-2-9 08:53| 编辑:电工学习网| 查看: 23787| 评论: 0

RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号,是一种使用十分广泛的RC振荡电路。


振荡电路的原理图如上图所示。其中集成运放A作为放大电路,它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络,RF和R’支路引入一个负反馈。由图可见,串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反馈支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂,因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。

一、RC串并联网络的选频特性

当f=fo=1/2 RC时,Uf的幅值达到最大,等于U幅值的1/3,同时Uf与U同相。

二、振荡频率与起振条件

1、振荡频率

为了满足振荡的相位平衡条件,要求 ΨA+ΨF=±2nπ。以上分析说明当f=fo时,串并联网络的ΨF=0,如果在此频率下能使放大电路的ΨA=±2nπ,即放大电路的输出电压与输入电压同相,即可达到相位平衡条件。在图1的RC串并联网络振荡电路原理图中,放大部分是集成运放,采用同相输入方式,则在中频范围内 ΨA近似等于零。因此,电路在fo时ΨA+ΨF=0,而对于其他任何频率,则不满足振荡的相位平衡条件,所以电路的振荡频率为

      (1)

2、起振条件

已经知道当f=fo时,|F|=1/3。为了满足振荡的幅度平衡条件,必须使|AF|>1,由此可以求得振荡电路的起振条件为

|A| > 3 (2)

因同相比例运算电路的电压放大倍数为



为了使|A|=Auf>3,图1所示振荡电路中负反馈支路的参数应满足以下关系:

RF > 2R’ (3)

三、振荡电路中的负反馈

根据以上分析可知,RC串并联网络振荡电路中,只要达到|A|>3,即可满足产生正弦波振荡的起振条件。如果|A|的值过大,由于振荡偏度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区,输出波形将产生明显的失真。另外,放大电路的放大倍数因受环境温度及元件老化等因素影响,也要发生波动。以上情况都将直接影响振荡电路输出波形的质量,因此,通常都在放大电路中引入负反馈以改善振荡波形。在图1所示的RC串并联网络振荡电路中,电阻RF和R’引入了一个电压串联负反馈,它的作用不仅可以挺高放大倍数的稳定性,改善振荡电路的输出波形,而且能够进一步提高放大电路的输入电阻,降低输出电阻,从而减小了放大电路对RC串并联网络选频特性的影响,提高了振荡电路的带负载能力。

改变电阻RF和R’阻值的大小可以调节负反馈的深度。RF愈小,则负反馈系数F=R’/ RF+R’愈大,负反馈深度愈深,放大电路的电压放大倍数愈小;反之,RF愈大,则负反馈系数F愈小,即负反馈愈弱,电压放大倍数愈大。如电压放大倍数太小,不能满足|A|>3条件,则振荡电路不能起振;如电压放大倍数不大,则可能输出幅度太大,使振荡波形产生明显的非线性失真,应调整RF和R’的阻值,使振荡电路产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。

四、振荡频率的调节

只要改变电阻R或电容C的值,即可调节振荡频率。例如,在RC串并联网络中,利用波段开关换接不同容量的电容对振荡频率进行粗调,利用同轴电位器对振荡频率进行细调。采用这种办法可以很方便地在--个比较宽广的范围内对振荡频率进行连续调节。

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