【东南大学模电实验】实验八RC正弦波振荡器剖析.doc

实验八 RC正弦波振荡器 实验目的： 掌握RC正弦波振荡器的设计与分析方法 掌握RC正弦波振荡器的安装与调试方法 实验预习： 在如图的RC详细振荡电路中，计算振荡器的频率和振幅起振条件，填表。 振荡频率=4082.5rad/s f=649.75Hz 振幅起振条件，Rf=100k+300k=400kΩ，R=10kΩ，满足振幅起振条件。 设计文氏电桥振荡器。要求振幅800Hz。 k(jw)= = = 因此可取R1= 20kΩ，C1=10nF。 因此可取R2= 10kΩ,R3= 5kΩ,R4= 16.8kΩ. 电路图如下： 实验内容： 仿真实验 在Multisim中搭试图1的RC相移振荡电路的开环分析电路，理解起振和稳定的相位条件。并仿真幅频特性和相频特性图。 拆环后电路： 幅频相频特性曲线： 瞬态仿真图1，查看瞬态波形和频谱。 瞬态波形： f=1/1.644=608.27Hz 频谱： f=623.967Hz RC相移振荡电路的振荡频率 计算值 仿真值 实测值 振荡频率/Hz 649.75 624.0 633 若要将图1电路的振荡频率减小或增加10倍，重新设计电路。 改动元件 改动前 改动频率减小10倍 C 10nF 100nF R22 100kΩ 150kΩ R20 300kΩ 250kΩ （这里只改动C值的话波形失真，因此改动R22、R20调整限幅电压。） 改动元件 改动前 改动频率增大10倍 C 10nF 1nF 将预习中设计的文氏电桥振荡期瞬态仿真和频谱分析，将设计参数、仿真得到的振荡频率填入表格。 C1（μF） R1（kΩ） R2（kΩ） R3（kΩ） R4（kΩ） 0.01 20 10 5 16.8 设计值 仿真值 实测值 振荡频率 800Hz 788Hz 810Hz 文氏电桥振荡器瞬态仿真： 频谱分析： F=785.12Hz 硬件实验 将图1在面包板上搭试。 瞬态波形测试 f=632.91Hz 频谱测量 f=633Hz 将文氏电桥在面包板上搭试，测试瞬态波形和频谱 F=819.7Hz 可见频率约为810Hz，符合设计要求。 思考： 将图1所示电路的C从10nF改为0.1nF后仿真，结果如何？解释原因。 可见f=60kHz，约为改动之前的100倍。波形出现了一定的失真。 由计算公式，C减小了100倍，增大100倍。 波形失真是因为ωVom〈=SR，频率增大导致不等式不成立，波形失真。 在思考1基础上，将运放从OP37改为741后仿真，结果如何？解释之。（如何改变参数可以使其再次振荡？） 从OP37改为741后不振荡。 开环仿真： 满足相位起振条件的频率为25.3kHz，对应的增益（dB）是负值，不满足振幅起振条件。因此考虑增大增益值，将R20由300kΩ改为1000kΩ。下图为修改后的瞬时仿真图：