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 文氏电桥振荡器广泛用于产生几Hz到几百kHz频段范围的可变频率振荡器,主要由两部分构成:

① 具有正反馈作用的RC串并联选频网络 => 以满足相位平衡条件

② 具有负反馈作用的同相放大器 => 以满足振幅平衡条件

        其工作原理是:电路刚上电时会包含频率丰富的扰动成分,不同的频率成分都会经过放大器被放大,然后被反馈网络(RC选频网络)所削减,依次循环。只有某一特定频率的成分能稳定地振荡下去,也就是说,频率为F0的成分既不会因为放大器的不断放大导致饱和失真,也不会因为衰减太强而最终消失。

相位平衡条件 - RC串并联选频网络:

  文氏电桥振荡器采用的是同相放大器,即 φA=0,为了满足相位平衡条件 φA+φF=2nπ(n=0,1,2,…) ,要求反馈网络的相角 φF=0,即只有相角 φF=0的频率成分能持续稳定地振荡下去,这一频率即是RC选频网络的谐振频率F0。

为了简化分析,文氏桥中的RC串并联选频网络如下图所示。 

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一般取R1=R2=R,C1=C2=C,则RC串并联电路有对称的选频特性曲线如图3所示。当频率fo=1/2πRC时,可在R,C并联的两端得到最大的电压值Uf+=uo/3。把这个电压输入运算放大器的同相端作为正反馈信号,把电阻R3,R4的分压电压作为负反馈信号Uf_输入运算放大器的反相端。如图1所示,调节电阻PR1,使负反馈电压u-接近正反馈电压u+,但又稍小于正反馈电压Uf+,这时电路满足振荡的幅值和相位条件,而且输出波形失真最小。

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在实际的设计中要始终精确保持|uf_|与|Uf+|接近是困难的,为此在电阻R3的一部分阻值上并联二极管

当输出电压幅度增大时:施加在二极管两端的电压随之升高,使其动态导通电阻显著减小。这导致由R3和二极管组成的并联支路的总等效电阻降低,从而使负反馈系数增大、环路增益减小。增强的负反馈有效地抑制了输出幅度的进一步增长。

当输出电压幅度减小时:二极管两端的电压也相应降低,其动态导通电阻增大。这使得并联支路的等效电阻趋近于R3的阻值,导致负反馈系数减小、环路增益回升。减弱的负反馈使得放大环节更容易对振荡信号进行补充,从而阻止输出幅度的继续衰减。

这样就起到了稳定输出电压幅度的作用。除了二极管,常用的稳幅元件还有热敏电阻等。

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