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1、精选优质文档-倾情为你奉上实验报告实 验 名 称:实验九 集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别: 班号: 实验组别: 实 验 者 姓 名: 学 号: 实 验 日 期:实验报告完成日期: 指导教师意见:目录一、实验目的1. 掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件;2. 了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振的条件和稳幅原理。二、实验原理1. 产生自激振荡的条件:当放大器引入正反馈时,电路可能产生自激振荡,因此,一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成。其框图如图1所示。振荡器产生自激振荡必须满足两个基本条件:(1)振幅平衡条件:反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅,即VF = Vi 或 |A
2、F| = 1(2)相位平衡条件:反馈信号与输入信号同相位,其相位差应为:(n = 0、1、2)2. RC串-并联网络的选频特性:RC串-并联网络如图2(a)所示,其电压传输系数为:当R1= R2= R, C1= C2= C时,则上式为:若令上式虚部为零,即得到谐振频率fo为:当f = fo时,传输系数最大,相移为0,即:Fmax=1/3,传输系数F的幅频特性相频特性如图2(b)(c)所示。由此可见,RC串并联网络具有选频特性。对频率fo而言,为了满足政府平衡条件| AF | = 1,要求放大器| A | = 3。为满足相位平衡条件:,要求放大器为同相放大。3. 自动稳幅:由运算放大器组成的RC
3、文氏电桥振荡器原理图如图3所示,负反馈系数为:在深度负反馈情况下:因此,改变RF或者R1就可以改变放大器的电压增益。由振荡器起振条件,要求| AF(+)| 1,当起振后,输出电压幅度将迅速增大,以至进入放大器的非线性区,造成输出波形产生平顶削波失真现象。为了能够获得良好的正弦波,要求放大器的增益能自动调节,以便在起振时,有| AF(+)| 1;起振后,有| AF(+)| = 1,达到振幅平衡条件。由于负反馈放大器的增益完全由反馈系数VF(-)决定。因此,若能自动改变RF和R1的比值,就能自动稳定输出幅度,使波形不失真。三、实验仪器1、示波器 1台2、函数信号发生器 1台3、直流稳压电源 1台4
4、、数字万用表 1台5、多功能电路实验箱 1台6、交流毫伏表 1台四、实验内容及数据1、电路分析及参数计算:分析图6电路中,运算放大器和RF1,RF2及Rw构成同相放大器,调整Rw即可调整放大器的增益;RC串并联网络构成选频网络;选频网络的输出端经R2、R3构成分压电路分压送运算放大器的同相端,构成正反馈,D1,D2为稳伏二极管。在不接稳伏二极管时,在谐振频率点,正反馈系数为:而负反馈系数为:(1) 为保证电路能稳定振荡,则要求:F(+)=F(-),由此,根据电路参数,计算Rw的理论值; Rw=0.628k (2)同相放大器的电压增益AVF= 33 ;(3)电路的振荡频率fo= 1.6076KH
5、z ;仿真电路图:2、振荡器参数测试:(1)按图6搭接电路,(D1、D2不接,K拨向1)经检查无误后,接通+12V电源。(2)调节Rw,用示波器观察输出波形,在输出为最佳正弦波,测量输出电压Vp-p。 Vp-p=20.2 V(3)测量Rw值; Rw=0.6004 k示波器图形:(4)用李萨茹波形测量振荡频率;李萨茹波形测量信号频率方法:将示波器CH1接振荡器输出,CH2接信号发生器正弦波输出,令示波器工作在“外扫描X-Y”方式;当调节信号发生器频率时,若信号发生器频率与振荡器频率相同时,示波器将出现一椭圆;通过此方法可测量未知信号频率。f = 1.kHz示波器图形:3、振幅平衡条件的验证:在振
6、荡器电路中,调节Rw,使输出波形为正弦波时,保持Rw不变,将开关K拨向2位置,则,即输入正弦信号(频率为振荡频率,峰-峰值Vip-p=100mV)则电路变为同相放大器,用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF,填入表1;将电路恢复为振荡器(开关K拨向1位置),调节Rw,使输出波形略微失真,再将开关拨向位置2,电路又变为同相放大器,用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF,填入表1;将电路恢复为振荡器(开关K拨向1位置),调节Rw,使输出波形停振,再将开关拨向2位置,电路又变为同相放大器,用毫伏表测量Vi、Vo、VA、VF,填入表1;表1振幅平衡条件验证工作状态测量值测量计算值Vip-p(mV)Vo(V)V
7、A(V)VF(V)A=Vo/ViF(+)=VF/VoAF(+)良好正弦波1001.21010.39900.035934.23 0.02967 1.0155 略微失真1001.21480.40070.036034.360.029631.0181 停振1001.20780.39840.035934.160.029721.0154 良好正弦波时理论值1001.16670.38890.035433.000.030301.00 仿真电路图:良好正弦波仿真波形:4、观察自动稳幅电路作用:在图6基础上,接入稳幅二极管D1、D2,调节电位器Rw,观察输出波形的变化情况,测量出输出正弦波电压Vop-p的变化范围。(Vop-p)max=20.1 V(Vop-p)min=2.23 V五、 误差分析误差来源分析:(1) 电阻或电容不精确,造成RC文氏电桥振荡器震荡特性不好;(2) 运放不是理想运放;(3) 电路接触不好。(4) 实验仪器本身存在系统误差。六、 实验总结1、 实验中使用示波器观察输入输出波形时要注意表笔是否有衰减。2、 运算放大器管脚不要弄错,要一直加着工作电源。3、 调节Rw时要注意观察输出波形。专心-专注-专业