作业帮关于一个产生正弦波的电路,请确认下图电路能否输出正弦波?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/13 00:49:26
关于一个产生正弦波的电路,请确认下图电路能否输出正弦波?
感谢你们的耐心回答.理论上电路时可以工作的,但是电路做出来之后不工作,我把R1和R3减小到4.7k时电路工作频率约500Hz.但是我需要一个低频的正弦波（1~50Hz）.在换过电阻的基础上将C1和C2换为1uF电容.此时电路又不工作.还请麻烦分析一下.不胜感激!
感谢你们的耐心回答.理论上电路时可以工作的,但是电路做出来之后不工作,我把R1和R3减小到4.7k时电路工作频率约500Hz.但是我需要一个低频的正弦波（1~50Hz）.在换过电阻的基础上将C1和C2换为1uF电容.此时电路又不工作.还请麻烦分析一下.不胜感激!
这是典型的文氏桥振荡器电路（属于RC振荡器）,用于产生正弦波.
R1C1等效于一节超前型移相电路,R3C2等效于一节滞后型移相电路,频率从低到高连续变化时,相移从 90°到-90°连续变化.显然其中必存在一个中间频率f0,使 RC串并联网络的相移为零.于是满足相位平衡条件.
在幅度方面,负反馈环路使电路的放大倍数为 R2/R4+1=4>3,满足幅度平衡条件.
满足相位和幅度平衡条件,因此会产生自激振荡.振荡频率f0=1/(2π*R1*C1).
当R2/R4较大时,会产生削顶畸变,可以通过仔细调整R2/R4的比值来得到适当的幅度、减小失真.（本例中R2/R4较大,会有向方波变化的畸变）
晚上做了个仿真.文氏桥起振的极限条件是R2/R4+1=3,或说R2/R4=2.R2/R4越大就越容易起振,但输出波形幅度很快达到上下轨,即上下沿越陡,输出越接近于方波；正负电源电压不平衡时,会在电压窄的一边先削顶,而使另一边被免于削顶.在下图的R2=15K、R4=7K的情况下,电路在1秒左右才起振,但R2/R4>2,最终幅度逐渐增大而被削顶.
要得到稳定的正弦波输出,加入稳幅电路是必要的.
这种二极管稳幅电路仍会引入一定的失真.还有一个办法是在后面增加低通滤波,以滤掉谐波、选出基频,从而减少失真.
对于要求产生低频振荡的情况,可以参考下图中的电路及元件参数.要点是R2/R4略小于2,R5越大越容易起振,可以取掉=无穷大,不过随之交越失真更明显.保持R1=R3、C1=C2的匹配,R1和R3可以在较大范围内选取以调整频率.
从你的补充描述来看,你实际选用的元件参数误差偏大.要注意对所用的每个元件进行测试,确保参数误差在5%之内；电容器的漏电要小,最好用CBB等无极性、损耗小的.
再问： 悲剧，我按照这个电路有实际测试，所有参数均在5%以内。输出一直为高。请问你有实际做过这个电路么？
再答： 我经常仿真后再做实际电路，在低频和直流电路方面的偏差很小。不同于简明的纯理论，仿真已经是在按实际正品元器件的情况演练了。
输出一直为高，说明有直流正反馈存在，C1漏电嫌疑最大。要检查所用的电容器质量，要用电容表测容量、用20M电阻档测漏电。将R1和R2电阻减小，可以相对减小漏电的影响。对调C1和C2，可以改变交流正反馈的比例。
有直流正反馈存在将使电路带有回滞触发器（即施密特触发器）的特性。可以检测运放2脚和3脚、以及电源中点的电压，进一步分析。可以给3脚人为加入负电压（比如用万用表的电阻档），看电路是否能反转。
再这么试试：将负反馈环路上的三个电阻（R2、R4、R5）按比例同时增大约5倍，这是出于运放失调电流可能较大的考虑。
建议你不要着急，仔细检查问题出在哪里。不清楚你实际采用的元件情况，特别是电容器的类型，不要用电解电容。
R1C1等效于一节超前型移相电路,R3C2等效于一节滞后型移相电路,频率从低到高连续变化时,相移从 90°到-90°连续变化.显然其中必存在一个中间频率f0,使 RC串并联网络的相移为零.于是满足相位平衡条件.
在幅度方面,负反馈环路使电路的放大倍数为 R2/R4+1=4>3,满足幅度平衡条件.
满足相位和幅度平衡条件,因此会产生自激振荡.振荡频率f0=1/(2π*R1*C1).
当R2/R4较大时,会产生削顶畸变,可以通过仔细调整R2/R4的比值来得到适当的幅度、减小失真.（本例中R2/R4较大,会有向方波变化的畸变）
晚上做了个仿真.文氏桥起振的极限条件是R2/R4+1=3,或说R2/R4=2.R2/R4越大就越容易起振,但输出波形幅度很快达到上下轨,即上下沿越陡,输出越接近于方波；正负电源电压不平衡时,会在电压窄的一边先削顶,而使另一边被免于削顶.在下图的R2=15K、R4=7K的情况下,电路在1秒左右才起振,但R2/R4>2,最终幅度逐渐增大而被削顶.
要得到稳定的正弦波输出,加入稳幅电路是必要的.
这种二极管稳幅电路仍会引入一定的失真.还有一个办法是在后面增加低通滤波,以滤掉谐波、选出基频,从而减少失真.
对于要求产生低频振荡的情况,可以参考下图中的电路及元件参数.要点是R2/R4略小于2,R5越大越容易起振,可以取掉=无穷大,不过随之交越失真更明显.保持R1=R3、C1=C2的匹配,R1和R3可以在较大范围内选取以调整频率.
从你的补充描述来看,你实际选用的元件参数误差偏大.要注意对所用的每个元件进行测试,确保参数误差在5%之内；电容器的漏电要小,最好用CBB等无极性、损耗小的.
再问： 悲剧，我按照这个电路有实际测试，所有参数均在5%以内。输出一直为高。请问你有实际做过这个电路么？
再答： 我经常仿真后再做实际电路，在低频和直流电路方面的偏差很小。不同于简明的纯理论，仿真已经是在按实际正品元器件的情况演练了。
输出一直为高，说明有直流正反馈存在，C1漏电嫌疑最大。要检查所用的电容器质量，要用电容表测容量、用20M电阻档测漏电。将R1和R2电阻减小，可以相对减小漏电的影响。对调C1和C2，可以改变交流正反馈的比例。
有直流正反馈存在将使电路带有回滞触发器（即施密特触发器）的特性。可以检测运放2脚和3脚、以及电源中点的电压，进一步分析。可以给3脚人为加入负电压（比如用万用表的电阻档），看电路是否能反转。
再这么试试：将负反馈环路上的三个电阻（R2、R4、R5）按比例同时增大约5倍，这是出于运放失调电流可能较大的考虑。
建议你不要着急，仔细检查问题出在哪里。不清楚你实际采用的元件情况，特别是电容器的类型，不要用电解电容。