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颇为周全的文氏电桥振荡电路的分析与设计拿走不谢!_电路_倍数

神尊大人 2025-01-21 18:50:44 0

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正弦波振荡电路的详细形有很多种,比如电容三点式、电感三点式、LC振荡式等等,文氏电桥振荡电路(Wien bridge oscillator circuit),简称\公众文氏电桥\公众,也是一种适于产生正弦波旗子暗记的振荡电路,因振荡稳定且输出波形良好,在较宽的频率范围内也能够随意马虎调节,因此运用处所较为广泛。

基本的文氏电桥振荡电路构造如下所示:

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上图中,R1、R2、C1、C2组成的RC串并网络将输出正反馈至同相输入端,R3、R4则将输出负反馈至运放的反相输入端,电路的行为取决于正负反馈那一边占上风(为便于剖析,常日都假设R1=R2=R且C1=C2=C,当然这并不是必须的)。

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(图片来自网络侵删)

可以将该电路看为难刁难A点输入(即同相端电压)的同相放大器,因此该电路的放大倍数如下:

可以证明,当放大倍数小于3时(即R4/R3=2),负反馈岔路支路占上风,电路不起振;当放大倍数大于3时,正反馈岔路支路占上风,电路开始起振并不是稳定的,振荡会不断增大,终极将导致运放饱和,输出的波形是削波失落真的正弦波。

但是这个电路的实际运用险些没有,由于它对器件的哀求非常高,即R4/R3必须即是2(也便是放大倍数必须为3),只要有一点点的偏差,电路就不可能稳定地振荡下去,由于元件不可能十分精确,就算可以做到,受到温度、老化等成分,电路也可会涌现停振(放大倍数小于3)或失落真(放大倍数大于3)的情形。

我们用下图所示的电路参数进行仿真:

当R4=100K时,放大倍数为11,其输出波形如下图:

当R4=30K时,放大倍数为4,其输出波形如下图:

当R3=21K时,放大倍数为3.1倍,其输出波形如下图所示:

当R3=20.1K时,放大倍数为3.01倍,其输出波形如下图所示:

把稳纵轴单位为mV(毫伏),此时电路起振后不断地放大导致幅度增加(此图只是一部分),但由于放大倍数太小,因此达到大旗子暗记电平须要更长的韶光。

当R3=20K时,放大倍数为3倍,其输出波形如下图所示:

把稳纵轴单位为pV(皮伏),放大倍数太小,一贯都处在小旗子暗记状态,什么时候达到大旗子暗记状态也无从得知,因此这里就没图了,不好意思。

当R3=15K时,放大倍数为2.5倍(负反馈占上风),其波形如下图所示:

把局部放大后如下图所示,把稳纵轴单位

可以看到,电路的放大倍数越大,则电路越随意马虎起振,但只要放大倍数超过3,则输出波形都将涌现削波失落真,如果放大倍数设置恰好为3,则仿真韶光要等良久才会有结果。
实际用器件搭电路时,要做到放大倍数为3.00000XXXX可真不是件随意马虎的事.

为了让电路更易运用于实践,有必要对其进行一些优化,如下图所示:

我们的修正思路是这样:当电路开始振荡时担保放大倍数大于3,这样可以使得电路随意马虎起振,而当电路的振荡幅度增大到某个程度时,将其放大倍数自动切换为小于3,这样就能限定振荡的最大幅度,从而避免振荡波形涌现削波失落真。

修正的电路中增加了R5、D1、D2,因此,当振荡旗子暗记比较小时,二极管没有导通,因此R5、D1、D2岔路支路相称于没有,因此放大倍数大于3,而当振荡旗子暗记比较大时,二极管导通,相称于R5与R4并联,这样放大倍数就会小一些(合理设置R5的阻值,可以使其放大倍数小于3)。

其输出波形如下图所示:

下图为局部放大的波形图,可以看到,此时的输出波形不再有失落真。

实际运用中,我们也可能须要单电源供电的振荡电路,如下图所示:

在单电源供电系统中,我们增加了电阻R6与电容C3,电阻R6的值常日与R1相同,这样两者对直流正电源VCC分压,则有A点的电位为(VCC/2),再利用电容C3的\"大众隔直流利互换\公众特性,使R4(R5)引入直流全负反馈,此时相称于一个电压跟随器,因此输出静态时输出电压为VCC/2,此时电路的直流利路等效如下图所示:

我们用下图所示的电路参数进行仿真:

其输出波形如下图所示,输出正弦波因此6V(即12V的一半)作为中点的。

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