集成运放组成的文氏桥振荡器

集成运放组成的文氏桥振荡器
一、实验目的
1、掌握正弦振荡器的振荡条件和文氏桥振荡器的组成及工作原理
2、学习失真度测量仪的使用
二、预习要求
1、认真阅读本实验原理掌握文氏桥振荡器的工作原理。
2、由实验电路9－3 中所给参数，计算振荡器频率f0
3、按图9－3 设计一个振荡器频率f0＝10kHz的文氏桥振荡器，已知C1=C2=0.01μF。
三、实验原理和实验电路
1、正弦波振荡器的振荡条件
2、从结构上看，正弦波振荡器就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大
器，选频网络可设置在放大器中，也可设置在反馈网络中。若放大器的放大倍数为A0，

(2)RC 选频网络的频率特性：

由式（9-5）、（9-6）可画出串并联选频网络的幅频特性和相频特性。如图9－2 所示由此可见。

３、稳幅措施
由于当温度、电源电压或元件参数变化时，将破坏|
. .
A F |＝1 的条件，若AF>1，正反
馈作用会使输出电压逐渐增大，使集成运放接近或进入非线性工作状态，使输出波形失真。若
AF<1，则不能满足振荡条件，输出电压逐渐减小，致使振荡器停振。
为使输出电压Uo 的幅度保持稳定，必须采取稳幅措施。其方法是在放大器的负反馈回路里采
用非线性元件来自动调整反馈的强弱，以维持输出电压的稳定。例如图9－1 中的R3 可用一负温
度系数的热敏电阻代替，当Uo 增大时，通过负反馈回路的电流也随之增加，使热敏电阻阻值减小，

本实验就是采用的二极管稳幅，实验电路如图9－3 所示。
图9-3 文氏震荡器实验电路
元件参数：
R1＝R2＝4.7k
C1=C2=0.047
R3=100k
Rw＝R4+R5=100k
D1、D2 为2AP
三、失真度测量
1、失真度定义：
由于运放中晶体管的非线性及RC 选频电路特性还不够好等原因，所以在正弦波的输出中不
可避免地要产生一定的非线性失真，非线性失真的实质是输出波形中存在着二次、三次等一系列
谐波成份。非线性失真的大小用失真度来衡量，其定义为输出信号各次谐波成份总的有效值电压

2、失真度测量仪的组成
失真度测量仪的组成及面板图见图9－4、9－5 所示。

衰减器作用是对被测信号衰减，以扩大量程，输入电阻的作用是使该仪器的输入电阻提高至
1M 左右。分压器是将电压控制在1mV－1V，S2 是功能开关，当S2 置于电压时，该仪器作电压
表使用，输入信号经衰减器，输入电路、S2、分压器、放大器和整流电路驱动表指针偏转，当S2
置于校正时时测量失真度的准备阶段，此时调节校正电位器，使电压表指示满刻度。当S2 置于
失真度时，被测信号通过基波滤波器（文氏桥滤波器）滤除基波成份，其谐波成分经分压放大器
和整流电路推动表针偏转，按其指示读出百分数即为被测信号的失真度，其谐波波形可由外接示
波器来观察。SB1 型失真度测量仪的基波频率范围为2Hz－200ＨＺ（不平衡输入时），当被测信
号基波频率低于10ＨＺ时采用慢阻尼。由该仪器测量的失真度为被测信号中各次谐波总有效值电
压与被测信号有效值得比值，即：

3、失真度测量方法
（1）接通电源后，将分压器开关置于100％位置，功能开关置于电压位置，频段开关置于被
测信号的频段，并调节调谐旋钮，使频率度盘指示出被测信号频率。
（2）接通电源，待表针稳定3－5 分钟后将被测信号用不平衡电缆接入不平衡输入端，调节衰减器对被测信号适当衰减，使被测信号在300mv-1v 范围内。
（3）将工作开关置于“校准”位置，调节“校准控制”电位器，使电压表指示在满刻度“1V”
位置，然后将工作开关置于“失真度”位置。
（4）反复、细致的调节“调谐”、“相位”、“微调”旋钮，使电压表指示至最小为止（相应改
变分压器位置），此时依照分压器位置从电压表指示上直接读出失真度的百分数。
（5）测试完毕将分压器开关恢复到“100％”位置，将工作开关置于校准的位置，电压表仍
应指示满刻度，若指示该变，则应重新按（3）、（4）项测试。
四、实验仪器
模拟电路实验学习机 一台
晶体管毫伏表 一台
频率计 一台
失真度测试仪ＳＢ１ 一台
数字万用表 一块
五、实验内容
1、按图9－3 连接实验电路，在不接稳幅二极管D1、D2（即S 断开）时调节Rw，用示波器
观察输出波形，无明显失真时用频率计测量振荡频率fo.
2、用数字电压表交流电压档测量输出电压Uo 与反馈电压Uf，计算反馈系数F。
3、断开电源开关，分别测量R3、R4、R5 的阻值，计算放大倍数Au，填入表9－1
4、连好电路接通电源，调节Rw 分别在振荡器刚刚停振，输出波形出现削波失真两种情况下，测
量 R3、R4、R5 的值，计算放大倍数Au，填入表9－1 中。

5、接上稳幅二极管D1、D2，观察二极管的稳幅作用，调节Rw 测量有稳幅二极管时输出电
压Uo 无削波失真时的变化范围。
6、用失真度测量仪测量输出Uo 最大时的失真度。
7、按预习要求设计的振荡频率为fo＝10kHz 的文氏桥振荡器连接电路，测量振荡频率及最大
输出Uomax 幅度和失真度。
六、实验报告要求
1、整理实验数据，并将由给定参数计算出的振荡频率和实际测量值相比较，分析误差的主要
原因。
2、用电压表测量反馈电压Uf 时对文氏桥振荡器有何影响，为什么？