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文氏桥式正弦波发生器 

文氏桥式正弦波发生器亦是常用的RC低频振荡器,由运放构成的同相放大器和文氏电桥反馈网络组成,基本电路如图1所示。其中R1C1R2C2正反馈网络与R3R4负反馈网络构成文氏电桥。如图所示,由运放及R3R4构成的同相负反馈放大器闭环增益为

     (1)

而正反馈网络反馈系数为

        (2)

经整理得

         3

若取R1=R2=RC1=C2=C,且设ω0=1/RC,则

                             4

因而反馈系数幅频特性为

                     5

相频特性为

                             6

可见,仅当信号频率ω=ω0=1/RC时,ωf=0,与同相放大器零相移一起使=0,满足振荡的相位平衡条件,而且此时反馈系数幅值最大。Fvmax=1/3。只要闭环增益Avf=1+R3/R4略大于3,即R32R4,便能满足起振时的振幅条件,电路起振,输出正弦波信号。为稳定振荡信号的幅度和改善信号波形,需设自动稳幅电路。例如可在负反馈回路上串白炽灯泡、热敏电阻,或反馈电阻上并接稳压管。当振荡幅度增大时,负反馈加强,闭环增益相对下降;而振荡幅度减小时,增益相对增大,最终使振荡幅度稳定在某一确定值。下面介绍几种实用的文氏桥式振荡器。

2所示为双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器。在振荡幅度较小时,稳压管支路开路,闭环增益Avf较大,决定于R3R4R5。当振荡幅度达到稳压管击穿电压VZ时,2DW7B击穿,负反馈加深,使Avf下降而稳定输出幅度。R62DW7B串联,在2DW7B击穿时,可避免Avf值变化太厉害而造成波形失真。当R1R21.5kΩ±5%C1C2107200 pF±0.5%时,振荡器可获得失真度小于0.5%1kHz正弦信号。

 

3所示为双二极管稳幅文氏桥式振荡器。起振时及振荡幅度较小时,R1上压降不足于使D1D2导通,Avf较大;当振荡幅度增至某一值时,两二极管分别在输出电压的正负两个半周轮流导通,而且由于二极管正向导通的非线性,正向电压越大,正向电阻越小,使振荡器的负反馈深度加深,Avf相对下降,使VO幅度稳定在某一值。

4所示为场效应管稳幅文氏桥式振荡器。当场效应管的漏源电压vDS较小时,其工作于可变电阻区,漏源电阻rDS几乎随栅源电压vGS线性变化,此时场效应管相当于压控电阻。如图所示,当电路起振时及振荡幅度较小时,由于稳压管DZ未击穿,场效应管vGS=0rDS小,负反馈量小,Avf较大。当输出幅度达到某值时,DZ击穿,信号负半周经二极管D整流,R3C3滤波,在C3上获得上负下正的电压vC3,经分压电阻分压及RW调节加到场效应管栅源之间,使vGS<0,且输出信号幅度越大,vGS的负值越大,rDS越大,负反馈深度越深,Avf越低,从而稳定振荡器输出信号幅度。






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