文氏桥振荡电路仿真分析.docx
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模电大作业
文氏桥振荡电路仿真分析报告
一、任务要求
文氏电桥振荡器是一种常用的RC振荡器,用来产生低频正弦信号。
图6是一个典型电路,它由运算放大器和RC串并联选频网络组成。
电阻,组成负反馈网络,电压增益约为。
(1)设计电路参数使。
(2)计算RC串并联选频网络的频响特性。
(3)使用二极管稳幅电路,使输出振荡波形稳幅,且波形失真较小。
图6文氏电桥震荡电路
二、仿真软件搭建的电路与仿真分析过程
(1)选取R1=R2=R,C1=C2=C,从RC串并联选频网络的选频特性可知,f0=12πRC=500Hz。
所以可以选取R=1.6kΩ,C=200nF。
(2)令R1、C1并联的阻抗为Z1,R2、C2串联的阻抗为Z2及ωo=,则Z1=,Z2=R,反馈系数为。
由此可得RC串并联选频网络的幅频特性与相频特性分别是
图形如图6-1,6-2.
当f=f0,即ω=ω0,Uf=13Uo,φf=0o。
0.1
1ω/ωO
F
图6-2RC串并联选频网络的频率
0.2
1/3
1ω/ωO
φF
900
-900
C2
R2
R1
C1
Uo
+
-
+
-
Uf
图6-1RC串并联选频网络
当ω=ω0时,即f=f0时,F=13,所以A=Au=3,只要为RC串并联选频网络配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。
考虑到起振条件,所选放大电路的电压放大倍数应该略大于3。
根据起振条件和幅值平衡条件,Au=UoUp=1+RF2RF1≥3,即RF2≥2RF1。
一般RF2取值略大于2RF1。
根据上述原理,可以用Multisim搭建出如图1的电路:
图1
(3)在RF2回路串联两个并联的二极管和电阻RF3,利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点,加入非线性环节,从而使输出电压稳定。
因为二极管有动态电阻存在,所以要调节RF2和RF3使得输出波形失真较小。
Multisim电路搭建如图2:
图2
三、仿真结果
(1)当没有二极管稳幅电路,如图1搭建的电路时,仿真波形会有一段较长时间处于起振,如图3,可以看出右端峰值比左端峰值高。
图3
之后波形趋于稳定,如图4,可以看出f0近似等于500Hz,说明电路参数选择正确。
图4
此时若适当增大RF2,波形将出现底部失真,如图5。
图5
(2)如果加入二极管稳幅电路,如图2搭建的电路。
则起振速度较快,起振波形如图6。
图6
输出稳定时候的波形略有失真,如图7。
图7
若RF3较大,则稳定波形在零点处有较大失真,如图8。
图8
四、结论
(1)当选择的RF2与2RF1很接近时,起振速度很慢;但是当RF2比2RF1大较多的时候,虽然起振速度很快,但是波形失真程度越来越大(尤其是底部失真)。
所以为了得到失真小,起振较快的波形,RF2的阻值需要细心选择。
(2)加入二极管稳幅电路以后,RF2与RF3需要细心调节才能得到失真小的输出波形。
此时起振速度很快,而且稳定波形失真较小。
RF3如果太大,波形在零点附近的失真较大。
RF3如果太小,电路不满足起振条件。
通过这次文氏电桥振荡电路的Multisim仿真实验,我深入了解了文氏桥振荡电路的工作原理,搭建方法和失真分析,并了解了二极管稳幅电路的作用。
此外,我能较为熟练地掌握Multisim软件的操作方法和仿真分析,这对后续课程研究复杂模拟电路打下了扎实的基础。
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