RC桥式电路

信息与电气工程学院 电子信息工程CDIO一级项目 （2014/2015学年第一学期） 题    目 ：RC桥式正弦波振荡电路 专业班级 ：      信息    学生姓名 ：        阿三三      学    号：                     指导教师 ：        马永强      周数 ：      　 1周  　    设计成绩 ：                    年  7 月  1  日 1、项目设计目的与 （1）掌握RC桥式振荡电路的构造组成 （2）学会用Multisim仿真软件对电路进行仿真 （3）设计一个RC桥式正弦波振荡电路。 2、项目设计正文 2.1项目的设计要求 （1）输出波形：正弦波 （2）输出频率范围：500Hz--2KHz （3）输出电压：0.5Ｖ-2Ｖ 2.2原理分析 2.2.1电路的组成分析   　图1-1RC桥式振荡原理电路图 如图1-1是RC桥式振荡电路的原理图，放大电路和选频电路。选频网络的选频特性已知，在ω=ω0处，RC串并联反馈网络的Fv=1/3, Φf=0,根据振荡平衡条件AF=1和Φa+Φf=2nπ,可知放大电路的输出与输入之间的相位关系是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3的同相比例放大电路。由于Z1和Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此被称为RC桥式振荡电路。 2.2.2 RC桥式振荡电路原理 RC桥式振荡电路是由运算放大器、RC串并联正反馈选频网络和负反馈电路三部分组成。 主要用于产生一个稳定的正弦波信号。 设计过程中，首先要满足振荡器的起振条件 {T(ωosc)=2nπ AF>1                                                                    (2-1) 因为本设计电路中采用的是RC串并联选频网络，所以当ω=ω0=1/(RC)时，Fv=1/3，所以只要限制放大系数A>3即可。 通过查阅资料可知： （1）当A<3时，没有达到起振条件，输出一条直线。 （2）当A略大于3，达到起振条件，起振完成后必须使A=3，使电路维持振荡，输出为一条稳定的正弦波。 （3）当A>a时，因为振荡幅度增强，输出波形失真。因此，在进行项目设计时，一定要注意对数据的严格。 注：a为振荡器发生失真的临界值 2.3电路的设计与仿真 2.3.1仿真电路 图2-1 RC振荡电路multsim仿真电路图 2.4.2电路分析 RC桥式正弦振荡电路如上图所示。其中R2、C1和R3、C2为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。 R5、R1及Rs（滑动变阻器电阻）组成负反馈网络，调节Rs可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。   为了使振荡幅度稳定，通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的增益，从而维持输出电压幅度的稳定。图中的两个二极管D1，D2便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时，电阻R4两端的电压低，二极管D1、D2截止，负反馈系数由R5、R1及Rs（滑动变阻器电阻）决定；当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管D1、D2在正负半周轮流工作，其动态电阻与R1并联，使负反馈系数加大，电压增益下降。输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压增益也越小，输出电压的幅度保持基本稳定。                         A=1+Rf/R5=3                                  (2-2) Rf=Rs+(R1//RD)                              (2-3) 为了维持振荡输出，需使A=3,即A=1+Rf/R5=3 注： RD为二极管的正向动态电阻 为了保证电路起振，需使A >3;略大于3 当R2=R3=R,C1=C2=C时，电路的振荡频率 f=1/2ΠRC                                    (2-4) 调整电阻Rs （即改变了反馈Rf ），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf ，如波形失真严重，则应适当减少Rf。 改变选频网络的参数C 或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作频率量程切换（粗调），而调节R作量程内的频率细调。 2.4.3由仿真电路得出的波形图 图1-3仿真电路稳定波形 图2-3仿真电路失真波形 图2-3振荡频率 3.项目设计总结 通过这次实验，是我了解了RC桥式正弦波振荡电路的电路结构和工作原理，熟练了用multisim软件仿真电路的操作和常用仪器的使用（示波器，频率计）以及电路调试的方法。 本组成员，接到课题后，经过认真激烈的讨论。开始确定基本思路。然后查阅大量资料，确定主要元件。然后设计出电路图。然后用multisim画出电路图，进行仿真，通过调试最终实现各种功能，确定最终电路图。通过大学两年的学习，此次课程设计对我们信息专业有了更深入的了解，同时也让我们明确了信息专业的发展方向。为期两个星期的课程设计不仅巩固了我们的基础知识，也培养了我们的动手实践的能力。我们每个同学都受益匪浅。 第一，巩固和加深了数字电子技术和模拟电子技术的基本基础知识，提高了综合运用知识的能力。 第二，提高了查阅资料的能力。 第三，通过实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选取，安装调试等环节，初步掌握了简单的使用电路的分析方法和工程设计方法。 第四，培养了严谨的工作作风和科学态度。 第五，熟悉了论文的正确规范的写作格式以及论文的基本框架的写作思路。这些收获不仅对我们今后的学习还是工作，都有非常重要的作用。为我们更好的学习本专业打下了坚实的基础。 4.参考文献 [1] 康华光主编.电子技术基础模拟部分(第五版)[M].北京: 高等教育出版社.2006 [2]谢嘉奎.电子线路线性部分（第四版），北京：高等教育出版社，1999.6 [3]张宪.电子电路制作指导, 北京: 化学工业出版社，2005.8 [4]张友汉.电子技术基础教学参考书, 北京: 高等教育出版社,2005.6 项目设计 评    语 项目设计 成    绩 指导教师 （签字）             年    月    日