实验八 RC振荡器

RC振荡器

1 实验九 RC 振荡器

一、实验目的和要求

1. 加深理解 RC 串并联正弦波振荡器的组成和工作原理。

2. 验证 RC 振荡器起振的幅值平衡条件。

3. 掌握振荡器电路的调整和测定频率的方法。

二、实验内容和原理

R C 正弦波振荡器包括 RC 串并联振荡器、移相式振荡器，双 T 网络振荡器 等。

1．起振条件与电路工作原理

RC 正弦波振荡器产生正弦波振荡的起振条件

相位平衡条件： ( ) L

,. 2 , 1 , 0 2 = = + n n F A p j j (9­1) 幅值平衡条件： 1

³ · · F A (9­2) 图 9­1 为 RC 串并联式正弦波振荡器的原理图。

由 RC 串并联网络的频率特性可知，当

RC f f o p 2 1 =

= (9­3) 时， 该网络的 3 / 1 , 0 0 = = F F & j （详细分析可参考教材中有关内容）， 因此， 只需用一个同相放大器与选频网络配合，且同相放大器的电压放大倍数 3 ³ uf A ，所组成的电路即可满足起振的幅值和相位条件而产生正弦振荡。 C 1

R 2 C 2 R 1 U F

A U 0

F

图9­1 RC 串联式振荡器原理图

RC振荡器

2

图 9­2 为用分立元件组成的 RC 串并联式振荡器电路。

V1、V2 组成两级阻容耦合放大器，用以将正反馈信号放大。在电路输 出与输入端之间，接有正反馈 RC 网络并兼有选频作用，使整个电路振荡于 一个固有的频率上。在输出端与 V1 发射极间接有负反馈网络，用于控制负 反馈深度，稳定频率幅度。 2．频率的测量方法

测量频率常用的方法有两种：频率计测量法和示波器测量法。

C9 10uF

V1 3DG12

R6

15K

Rf3 100K

R8 5.1K

C11 10uF R7 15K

R9 200

V2 3DG6

R10

15K

Rf4 100K

R12 1K

R11 15K

R13 100

R14 430

C13 10uF

C10 10uF

Rf2 2.2K

+12V

GND

R4 15K

C6 0.01uF R5 15K

C7 0.01uF

Uo

Ui

（1）频率计测量法

直接将振荡器的输出连接到频率计的输入端， 从频率计的读数便函可知 所测频率的大小。 （2）示波器测量法

利用示波器测量信号的重复频率常用以下两种方法： 1）时间测量法

利用测量时间的方法测出信号的周期，再取倒数，便得频率 f=1/T 。 2）李沙育图形法

利用李沙育图形法测量频率，就是将被测频率为 fy 的信号加到“y 轴 输入” （双踪示波器的 ch2），将已知可调频率为 fx 的信号加到“x 轴输入” （双踪示波器的 ch1），此时要用 X —Y 扫描方式。调节 fx ，使荧光屏上显 示较稳定的这两个信号的合成图形，称为李沙育图形，如图 9­3 所示。

图 9-2 RC 音频振荡器

RC振荡器

3 1 1 = x y f f 1 2 = x y f f 2

3 = x y

f f 李沙育图形的特点是随着两个信号频率之比的不同，图形也随之不同。 若在李沙育图形上作两条相互垂直的直线 （这两条直线都不通过李沙育图形 的任何一个交点），它们和图形在水平方向的交点数为 NX,在垂直旗帜鲜明 的交点数为NY ，则这两个信号的频率比为

x Y X y f N N f = （9­4）

通常总是将两个频率尽可能调到 1:1 或者 2:1 进行测量,这样图形比较清晰, 不易出错。

三、实验所用仪器及材料

1. ＤＳ系列通用电子实验台

2. 双踪示波器

3. 万用表，交流毫伏表

四、实验方法与步骤

1．结合实验内容，复习教材中 RC 串并联振荡电路的组成和工作原理。课 前预习本实验习题的全部内容。根据实验电路图及实际元件参数，估算振荡 器的振荡频率。根据实验内容，设计实验数据记录表格供实验测试使用。阅 读有关资料，熟悉用李沙育图形法测量频率的原理和具体方法。

2．测量频率和电压放大倍数

（1）、振荡器的调整。

先断开选频网络和负反馈 R f2，在信号输入端（A10）通过一阻值为 2K Ω的电阻输入 1KHz 的正弦波信号（衰减到 40dB ），观察输出端的波形，调 整 R f3、R f4，使电路产生最大不失真的正弦波，此时即为最佳静态工作点。

（2）、测量振荡频率和输出电压。

按图 9­2 连接电路，观察输出波形，调节 R f2，使电路产生不失真的稳 幅正弦振荡波形。

1）用数字式频率计测量振荡信号的频率。

图9-3

不同频率比的李沙育图形

RC振荡器

2）用示波器直接测量振荡信号的频率和输出电压。

3）利用李沙育图形法测量振荡信号的频率。

（3）、测量放大倍数，验证起振的幅值勤平衡条件。

使振荡器保持幅值稳定的振荡，然后断开 RC 选频网络及负反馈，由放 大器输入端加入正弦信号（信号通过一个 2KΩ的电阻之后加入），信号频率 与振荡器的振荡频率相同， 并使放大器输出电压幅值与振荡器输出电压幅值 相等，测量出此时对应的 U i 值，计算出放大器的放大倍数。

（4）、观察负反馈强弱对振荡器输出波形的影响。

分别使 R f3 在最小、正中、最大三个位置上，观察负反馈深度对振荡的 输出波形的影响，并同时记录观察的波形变化情况。

断开负反馈 R f2，观察输出波形的变化情况，记录下来。

（5）选做：改变几组选频网络的 R 或 C 值，测试相应的振荡频率，并与理 论计算相比较。

3．按要求做好实验报告：整理实验数据和测量出的波形图。对实验 …… 此处隐藏：669字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……