1KHZ桥式正弦波振荡器电路的设计与制作之欧阳治创编.docx

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1KHZ桥式正弦波振荡器电路的设计与制作之欧阳治创编

时间2021.03.10

创作：

欧阳治

摘要3

1．系统基本方案3

1.1正弦波振荡电路的选择与论证3

1.2.运算放大器的选择4

1.3最终的方案选择4

2.正弦波发生器的工作原理5

2.1正弦波振荡电路的组成5

2.1.1RC选频网络5

2.1.2放大电路8

2.1.3正反馈网络8

2.2产生正弦波振荡的条件8

2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤9

3．系统仿真9

4．结论10

参考文献：

11

附录12

1KHZ桥式正弦波震荡器电路的设计与制作

摘要本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。

如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC网络的频率特性决定。

它的起振条件为：

，振荡频率为：

。

运算放大器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p；而频率范围的确定是根据式

以及题目给出的频率范围来确定电阻R或电容C的值，进而使其满足题目的要求。

关键词：

文氏电桥、振荡频率、LM741CN

1．系统基本方案

1.1正弦波振荡电路的选择与论证

本设计选用文氏电桥振荡电路。

图1RC桥式振荡电路

这种电路的特点是：

它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。

振荡频率由RC网络的频率特性决定。

它的起振条件为：

。

它的振荡频率为：

。

1.2.运算放大器的选择

考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN作为运算放大。

1.3最终的方案选择

文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。

很适合我们题目的要求。

故采用文氏电桥振荡电路.

RC文氏电桥振荡电路是以RC选频网络为负载的振荡器.

这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。

放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。

而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。

2正弦波发生器的工作原理

2.1正弦波振荡电路的组成

放大电路

选频网络

正反馈网络

2.1.1RC选频网络

图2正弦波发生器的选频网络

图3Rc选频网络

RC选频网络的传输函数为：

令：

RC串并联选频网络具有选频作用，它的频率响应特性由明显的峰值。

反馈网络的反馈系数为：

当

（谐振频率）=

时,

幅频特性曲线

如图4

由上式：

时:

（最大）

时：

当

，

时：

当

，

上图可见,当

时,

达到最大值并等于

相位移

为00,输出电压与输入电压同相,对于该频率,所取的输出电压即

幅度是最大的,所以RC串并联网络具有选频作用.

相频特性曲线

①

时（

减小）

与

串联

与

并联

则：

vo超前vs相位φ（

时,

②

时（ω增大）

C1与R1串联→R1

C2与R2并联→Xc2

则：

vo滞后vo相位-φ（

时,

）

③

时，vo与vo同相

2.1.2放大电路

图4放大电路部分

2.1.3正反馈网络

图5正反馈部分

2.2产生正弦波振荡的条件

2.2.1.在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能取代输入信号，而若要如此，电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。

2.2.2.正弦波振荡的平衡条件为:

写成模与相角的形式为使输出量在合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程。

2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤

2.3.1.观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络三部分。

2.3.2.判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能输入、输出和放大。

2.3.3利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦振荡的相位条件。

2.3.4判断电路是否满足正弦振荡波的幅值条件，即是否满足起振条件。

3．系统仿真

图6系统输出的正弦波波形

图7系统电路图仿真

4．结论

这次的课程设计历时两个星期左右，通过这两个星期的学习和努力，设计也基本上完成了。

在这两个两个星期的学习过程中，我发现了自身的很多不足，自己知识上存在很多的漏洞，看到了自己在知识合理综合运用能力方面还是比较缺乏。

虽然知道这份设计其中必定依然存在许许多多的错误和毛病，但在完成的时候始终还是会有那么一点点的欣慰，因为真正的用心做了，努力的付出过。

最后做的或许还是很差强人意，希望老师可以原谅，以后我一定会更加努力的！

在将近两个多星期的时间里，我真正的体会到了学习的乐趣：

翻阅资料，复习以前学过的相关学科知识，奔波于图书管和自习室，上网查找相关资料……为了完成这次课程设计确实很辛苦，但苦中有乐，当翻了好多资料终于找到RC文氏电桥正弦波振荡电路的资料时，心中不免一阵兴奋，开心不已。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

只有劳动才能让我们感到充实。

虽然这只是一次简单的课程设计，但平心而论，也耗费了不少的时间和心血，这就让我不得不佩服那些搞电子电路设计前辈们，他们为我们做出了多么大的贡献，奉献了多少时间和心血啊！

这次的课程设计让我认识到自己在学习上的不足，如以前学过的电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子基础，还有电子电工实习上所学到的东西在这次的课程设计上都有运用，但当要用到这些知识时我明显的感觉到基础知识的缺乏，以致做的很吃力，这让我明白了：

我一定要付出更多的努力，学好每一门学科，为以后的学习和工作打下坚实的基础。

这次的课程设计，不仅使我在知识上获得了收获，精神上更是获得了更大的激励。

让我明白了学无止尽的道理。

我们每个人都不应该满足于现有的成就，人生就像是在攀登，当你攀登到一座山峰的顶端时，你会发现还有更多更高的山峰在等着你。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次的课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。

感谢老师可以给我们这样的一个学习的机会。

参考文献：

[1]WayneLabs.Levelmeasurement:

PressuremethodsDominate[J].I&CS,2011,

（2）:

37-38.

[2]V.E.SakharovS.A.KuznetsovB.D.ZaitsevI.E.KuznetsovaandS.G.Joshi.LiquidlevelsensorusingultrasonicLambwaves.Ultrasonics[M],2011,41（4）:

319-322.

[3]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京：

高等教育出版社，2010

[4]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京：

高等教育出版社，2011

[5]刘原主编.电路分析基础.北京：

电子工业出版社，2011

[6]及力主编.Protel99SE原理图与PCB设计教程.北京：

电子工业出版社，2007

[7]（日）稻叶保著，何希才，尤克译.振荡电路的设计与应用.北京：

科学出版社，2004

附录

元件清单

元件数量（个）

LM741CN1

二极管2

18K电阻1

16K电阻2

10K电阻1

0.01uF电容2

万能板1

时间2021.03.10

创作：

欧阳治