RC桥式正弦波振荡电路的调试

沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书 课设题目 RC桥式正弦波振荡电路的调试 专 业 电子信息工程 班 级 B241201 学 号 B24120104 学生姓名 刘冬冬 指导教师 赵婷婷 日 期 2014.7.4 沈阳航空航天大学北方科技学院课 程 设 计 任 务 书课程设计题目 RC桥式正弦波振荡电路的调试 教学系部 信息工程 专业 电子信息工程 班级 B241201 学号 B24120104 姓名 刘冬冬 课程设计时间：2014年 6月 23 日至 2014 年 7月 4日（一）课程设计的内容及要求：1、根据题目查找资料，设计电路形式及元件参数 2、进行电路仿真 3、调试和排除故障 4、测量稳定振荡时输出电压峰值、运放同相端电压峰值、二极管两端电压最大值 5、写出课程设计报告（课程设计专用纸） （二）报告要求：1、画出电路原理图并阐述其工作原理 2、叙述安装调试中遇到的问题及解决办法 3、给出测试结果 4、心得体会 5、元器件清单和参考文献 （三）主要参考书低频电子线路 张肃文 高等教育出版社电子线路集 人民邮电出版社电子技术基础数字部分康华光 高等教育出版社模拟电子技术基础 童诗白 高等教育出版社（四）评语 （五）成绩指导教师 年 月 日 摘 要 本文基于RC桥式正弦波振荡电路工作特性，运用Multisim软件为工作平台对RC桥式正弦波振荡电路进行了仿真分析，给出了Multisim仿真实验方案,讨论起振条件、稳幅环节,并通过仿真示波器观察了起振过程和振荡波形,结论是仿真实验可直观形象地描述电路的工作特性,有利于系统地研究电路的构成及电路元件参数的选择. 关键词：RC桥式；正弦波；振荡电路。 目 录1、绪论12、方案的确定23、工作原理、硬件电路的设计34、总体电路设计和仿真分析55、心得体会9参考文献10附录11元器件清单11电路总图121、 绪论 模拟电子技术基础是入门性质的基础课，是电子技术基础的一部分，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性，是高等教育工科电类各专业和部分非电类必修的技术基础课。目的是使学生初步掌握模拟电子电路的基本理论、基本知识和基本技能。本课程与数学、物理、甚至电路课程有着明显的差别，主要表现在它的工程性和实践性上。 EMB是基于PC平台的电子设计软件，它提供了一个功能全面的SPICE A/D系统，支持模拟和数字混合电路的分析和设计，创造了集成的一体化设计环境，把电路原理图的输入、仿真和分析紧密地结合起来。系统将SPICE仿真器完全集成在原理图输入和测试仪器等工具之中。与其它Windows环境下的系统软件相类似，它具有图形化界面，提供按钮式的工具栏，各个菜单中各个选项的物理意义一目了然。在输入原理图时，自动地将其编辑成网络便送到仿真器，加快建立和管理的时间；再在仿真过程中，若改变设计，则立刻获得该变化所带来的影响，实现了交互式的设计和仿真。 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路个部分。（1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。（2） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。 （3） 选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。（4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 振荡电路是一种能将直流能量转换成具有一定频率和幅度以及一定波形的交流能量输出的电路。按振荡波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。 正弦波振荡电路是一种基本的电子电路，电子技术实验中经常使用的低频信号振荡器就是一种正弦波振荡电路。 大功率的振荡电路还可以直接为工业生产提供能源.在诸如超声波探伤、无线广播电视信号的发送和接收中都有着广泛的应用。无论对于哪种振荡电路，用传统方法精确分析起振、振幅、振荡频率的大小都是十分困难的。2、 方案的确定 常见的RC正弦波振荡电路有桥式、移相式和双T式三种振荡电路。2.1RC移相振荡电路 RC移相振荡电路原理图如图1所示，电阻选择RRi。振荡频率；起振条件是基本放大电路A的电压放大倍数|A|29；电路特点是结构简单，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，频率范围是几赫兹到十几千赫兹，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。 图1 RC移相振荡电路原理图2.2RC串并联选频网络振荡电路 RC串并联选频网络振荡电路原理图如图2所示。电路的振荡频率f0=1/（2RC）；起振条件是|A|3；电路的特点是：能连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，振荡波形稳定不失真。 图 2 RC串并联选频网络振荡电路原理图 2.3双T选频网络振荡电路双T选频网络振荡器原理如图3所示。电路的振荡频率是f0=1/5RC；起振条件是RR/2，|A|1；电路的特点：选频特性好，调频比较困难，适于产生单一频率的振荡 图3 双T选频网络振荡电路原理图 综上所述：应选择RC串并联选频网络振荡电路。3、 工作原理、硬件电路的设计3.1 工作原理 3.1.1产生振荡的条件 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生的首要条件，产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路各部分。 3.1.2正弦波振荡电路的组成判断及分类 （1） 放大电路：保证电路能够从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。 (2) 选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保 证电路产生正弦波振荡。 （3） 正反馈网络;引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。 （4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 3.13判断电路是否振荡的方法 （1） 是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡； （2） 放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适； （3） 是否满足幅度条件。 3.14正弦波振荡电路的检验 （1）|AF|1，则电路能够振荡，但是会出现明显的非线性失真，需要加强穏幅环节的作用；（3）|AF|=1，则电路能够振荡。振荡电路在起振过程中，要求|AF|1，这样才能保证振荡信号的幅度不断加大。而在起振过程完成后，必须使|AF|=1，电路能够维持振荡。 3.2硬件电路的设计： 如图4所示： 图 4 RC桥式正弦波振荡电路硬件原理图4、总体电路设计和仿真分析 如图5所示，负反馈网络的R,Rf以及正反馈网络串联的R1和C1、并联的R2和C2各为一臂构成桥路。电路中，RC串并联网络的输出端接在集成运放的同相输入端，将反馈信号送给放大电路。电阻R和Rf是同相比例电路本身的电压串联负反馈，用来使集成运放工作在线性状态并稳定输出电压和减小非线性失真。同时，串联反馈还可以提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻以减轻对反馈网络的影响。 图5 RC桥式正弦波振荡电路总图 图6起振过程中输出电压波形 图7 起振过程中输出电压波形 图8稳定振荡时各点的波形 图9 稳定振荡时各点的波形 RC桥式正弦波振荡电路的调试 实验数据 表1 仿真分析结果反馈电阻输出电压峰值右端电压峰值运放同相端电压峰值二极管两端最大值电压1.812.22211.5404.1200.6825、 心得体会 本次课程设计令我感触颇深，在实验的过程中令我明白到书本知识的重要性，要对书本的知识有比较深刻的了解才能对电路进行设计。当对书本知识有一定的了解后，就会考验到自己的动手能力，只有经过实践才能把知识理解得更透彻，而且如果要进行设计的话就要对一些元件有一定的了解，这过程中，令我印象深刻，使我深刻地体会到实践的重要性，因为不通过实践是无法检验出到底是正确还是错误的。只有通过实践才能更加地深入地去了解它的工作原理，才可以更好地发现问题，可以很好地锻炼自己的动手能力和应变能力。这次的课程设计令我知道动手操作是远比自己想象复杂，因为在这过程中会出现很多自己没有预料到的问题要解决，不过只有这样才能更好地提高自己。虽然在这过程中曾经感到过厌烦，然而，在一步一步的改进中走向成功的那种感觉是无比的兴奋的。当自己的努力得到回报时那种心情是难以形容的，而且这样更加增加了自己的兴趣。 参考文献1、 第四版 清华大学电子学教研组 童诗白 华成英 主编 2、低频电子线路 张肃文 高等教育出版社3、电子线路集 人民邮电出版社4、电子技术基础数字部分康华光 高等教育出版社附录元器件清单编号器件型号数量标号1放大器LM324AJ1U1A2电阻1.81Rf3电阻11R4电阻512R1 R25二极管1BH622D1 D26电容2C1、C2电路总图 图1012