RC振荡器

 

 

　　RC振荡器电路有桥式、双T网络式、移相式等类型，这里主要讨论RC桥式振荡器电路。

一、www.8ttt8.comRC震荡电路原理图

　　图9.2是RC桥式振荡电路，这个电路由放大电路和选频网络。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其高输入阻抗和低输出阻抗的特点。而则由Z₁、Z₂和R₁、R₂组成，同时兼作正反馈网络。由图可知，Z₁、Z₂和R₁、R₂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，RC桥式振荡器电路的名称即由此而来。　　　

　　下面首先分析RC振荡器电路串并联选频网络的选频特性，然后根据正弦波振荡电路的两个条件选择合适的放大电路指标，以构成一个完整的RC桥式振荡器。

二、www.8ttt8.comRC振荡器电路RC串并联网络的选频特性

图9.2中用的RC串并联选频网络具有选频作用，由图9.2可知：

　若令ω_o=1/RC 或f_o =1/（2πRC）则

　，

 

 

　当ω=ω_o时　上述分析表明：当ω=ω₀=1/(RC)时，输出电压的幅值最大（当输入电压的幅值一定，而频率可调时)，并且输出电压是输入电压的1/3,同时输出电压与输入电压同相位。根据和的表达式可以画出RC振荡器电路RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性曲线如图9.3所示。

三、www.8ttt8.comRC震荡电路振荡信号的产生与稳定

　　所谓建立振荡，就是要使电路自激，
从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。对于RC振荡器电路来说，
直流电源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有ω=ω₀
=1/（RC）这样一个频率成分。这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，AV =1+ R_f/R₁略大于3，达到稳定平衡状态时，A_V=3，F_V=1/3(ω=ω₀=1/(RC))。

四、www.8ttt8.comRC震荡电路振荡频率与振荡波形

　　振荡频率是由相位平衡条件所决定的，只有当φ_f=0°，φ_a=0°时，才满足相位平衡条件，所以振荡频率取决于：f = 1/（2πRC）。振荡器要输出正弦波，还要求放大器的增益必须满足起振条件且工作在线性区。否则要么不起振，要么输出波形出现非线性失真。

五、www.8ttt8.comRC桥式振荡器电路稳幅措施

　　由于电源电压的波动、电路参数的变化、环境温度的变化等因素的影响，将使输出幅度不稳定。采用一般的电阻R_f、R₁引入负反馈稳幅还不够，常用方法之一是采用非线性热敏元件来稳幅。如上述电路中的R_f换为负温度系数的热敏电阻，就可实现稳幅。

　　非线性电阻稳定输出电压的另一种方案是利用JFET工作在可变电阻区。当JFET的漏源电压um较小时，它的漏源电阻R_DS可通过栅源电压V_GS来改变。因此，可利用JFET进行稳幅，图9.4所示就是这样一个RC振荡器电路。图中负反馈网络由R_P3、R₃和FET的漏源电阻R_DS组成。正工作时，输出电压经二极管D整流和R₄、R₃滤波后，通过R₅、R_P4为FET栅极提供控制电压。当幅值增大时， v_GS变负，R_DS将自动加大以加强负反馈。反之亦然。这样就可以达到自动稳幅的目的。

　 电路调整时，一般只需调整R_P3和R_P4就可以使失真最小。　

　　RC振荡器电路例题:电路如图9.5所示，A的V_om=±14V.

（1）分析D₁、D₂的稳幅原理
（2）若V_D=0.6V，估算V_om
（3）若R₂短路，v_O=？
（4）若R₂开路，画v_O的波形
解：（1）当v_O较小时，D₁、D₂近似截止,放大器的放大倍数A_V=（R₁+ R₂+R₃）/R₁≈3.3＞3，有利于起振；www.8ttt8.com当v_O较大时，D₁、D₂导通，使其与R₃并联支路的电阻下降，A_V随之下降，v_O的幅值趋于稳定。

解：（2）若V_D=0.6V，估算V_om
　　由于稳幅时，可以求出对应于输出正弦波V_om一点相应的D₁、D₂与R₃并联支路的电阻。因为流过R_3'的电流等于流过R₁、R₂的电流，故有

解：（3）若R₂短路，A_V<3，电路将停止振荡，输出为与时轴平行的一条直线。
解：（4）若R₂开路，
输出波形如图9.6所示。