RC振荡电路设计报告.docx

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RC振荡电路设计报告

RC振荡电路设计

姓名

学号

院、系、部

班号

完成时间

摘要

RC振荡电路一般由放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环节四个部分组成。

它适用于低频振荡，一般产生几赫~几百千赫的低频信号。

RC振荡电路中，放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足正弦波振荡条件。

选频网络的作用是实现单一频率的正弦波振荡。

另外，有了稳幅环节就可以使振荡幅度达到稳定。

本设计主要采用文氏电桥振荡电路连接示波器构成正弦波发生器。

通过按RC振荡电路组成部分计算参数设计仿真电路，焊接电路板，实现振荡频率为160Hz的正弦波发生器实物。

RC振荡电路有许多种形式，常用的RC振荡电路有文氏电桥振荡电路，移相式振荡电路和双T型选频网络振荡电路等。

但除了文氏电桥振荡电路，其它RC振荡电路的应用并不广泛。

本设计按指标要求选用具有成本低、性能指标高、可靠、使用简单、安装调试方便等优点的文氏电桥振荡电路设计频率为160Hz的正弦波发生器。

关键词：

RC振荡电路文氏电桥振荡电路稳幅正弦波发生器

第1章　设计任务与要求

利用文氏桥设计一振荡频率约为160Hz的正弦波发生器。

第2章　方案与论证

RC振荡电路设计思路：

（1）要使得振荡频率约为160Hz，应根据RC振荡电路振荡频率公式f=来选取合适的R和C的值以实现单一频率的正弦波振荡。

（2）根据选取的R和C元件组成RC串并联网络。

选择合适的集成运放芯片作为放大电路，再连入反馈网络，使反馈网络和放大电路构成正反馈系统。

另外还要在RF和R’支路引入一个负反馈。

连接RC串并联网络，放大电路和反馈网络组成文氏电桥振荡电路。

并且，RF和R’之间还要满足RC振荡电路的起振条件。

（3）文氏电桥振荡电路组成好以后，在反馈电阻R串联一个并联两个方向相反的二极管的支路实现RC振荡电路的稳幅。

（4）在文氏电桥振荡电路的输出端连接示波器，即可得到振荡频率约为160Hz的正弦波发生器。

2.1RC振荡电路组成

RC振荡电路由放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环节组成。

RC振荡电路的原理图如图所示。

图2-1RC振荡电路原理图

2.2放大电路

RC振荡电路中的放大电路由集成运放放大器构成。

放大电路可以实现对信号的放大，并且放大电路会和反馈网络构成正反馈网络，在RC振荡电路中具有重要的实际作用。

2.3反馈网络

RC振荡电路中，连接集成运放和RC串并联电路，在RC串联电路和RC并联电路的接线处连接一根导线至集成运放的正极，就可以得到一个接成正反馈的反馈网络。

另外，RF和R’支路还引入一个负反馈。

反馈网络原理如图2-3所示。

图2-3RC振荡电路反馈网络原理

2.4选频网络

RC振荡电路的选频网络是RC串并联网络，由电阻和电容元件构成。

电路图如图2-4所示。

图2-4RC振荡电路的选频网络

2.5稳幅环节

为了使振荡幅度达到稳定，可以使用两个方向相反的二极管并联再串联反馈电阻RF，以达到稳幅的作用。

2.6正弦波发生器

在RC振荡电路的输出端连接示波器就可以得到规定频率的正弦波发生器。

第3章　单元电路设计与参数计算

3.1　振荡频率

题目要求RC振荡电路的频率约为160Hz。

根据RC振荡电路振荡频率的计算公式：

f=计算合适的R和C的参数。

选取参数为10kΩ的电阻，0.01uF的电容。

3.2　起振条件

RC振荡电路的振荡条件为|·A·F|=1，即满足幅值平衡条件和相位平衡条件。

幅值平衡条件为·A··F=1，相位平衡条件为φa+φf=2nπ。

在f=f0=1/（2πRC）时，|·F|=1/3。

所以RC振荡电路的起振条件为|·Au|>3。

已知同相比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为1+RF/R’，为了达到1+RF/R’>3，负反馈支路的参数应满足的关系为RF>2R’。

若参数选择不适当则容易使波形失真。

故选择10k的电位器以改变RF，R’=2.1kΩ。

3.3选择集成运放

要选择增益大且适合RC振荡电路的集成运放，所以选择型号为UA741CN的集成运放放大器。

UA741CN的特性参数为：

工作电压：

V；

差分电压：

V；

输入电压：

V；

UA741CN的管脚图如图3-3所示：

图3-3UA741CN管脚图

3.4选择二极管

二极管的作用是使振荡幅度达到稳定。

RC振荡电路中选用1N4007GP作为稳幅二极管。

1N4007GP的主要参数为：

最高反向耐压：

1000V；

最大正向平均整流电流：

1.0A；

正向压降：

1.0V；

3.5示波器

设计好的RC振荡电路再连接一个示波器就能得到固定频率的正弦波发生器。

注意示波器的通道连接了RC振荡电路的输出端以后还要接地。

第4章仿真与调试

根据Multisim软件绘制仿真电路图。

在电路图仿真的时候，要将所需的元件连接正确，确保电路是正确的，输出波形是正确的。

电路图连接好以后，双击示波器点击开始按键，观察示波器中正弦波形的产生。

在电路连接正确的条件下，电路会有频率为160Hz的正弦波产生。

如果在运行框中的波形运行的速度太快或者太慢，调节图形框下的timebase的比例。

如果要调节波形的高度，调节所连接通道的channel的比例。

知道产生速度适中，高度适中的正弦波。

仿真电路完成后，根据仿真电路图进行电路板焊接。

焊接时，先固定原件，再焊接导线。

安装元件的时候，按电路的组成部分一部分一部分安装。

所以先安装RC串并联电路，再连接放大电路和反馈网络，最后再用反馈电阻RF串联一个两个并连着的反向的二极管以实现稳幅作用。

安装时要注意，注意两个二极管连接的时候极性要相反。

元件安装完成后，再焊接导线将电路完善。

具体的仿真调试图如下图4-1所示。

图4-1　RC振荡电路构成的正弦波发生器仿真调试图

图4-2　RC振荡电路构成的正弦波发生器波形

图4-3　RC振荡电路实物

第5章结论与心得

经过近几天的努力，终于完成了RC振荡电路的课程设计。

在设计的过程中，因为电路的连接方式，电路的具体原理和电路板的焊接等问题烦恼过，但也因为最后成功解决了这些问题而欣喜。

要完成课题设计首先要有一个可以实现课题要求的电路图。

Multisim仿真软件对我们在设计电路图和检查电路结果方面有很好的帮助。

但是，不能快速且熟练的使用仿真软件是我们的一大难题。

所以，我们应该在课外时间多熟悉和学习应用仿真软件，它会在我们学习专业知识时提供很大的帮助。

在焊接电路板的过程中，由于是第一次焊接电路板，焊接的技术和手法还非常的生疏。

焊接电路板的时候，要先用焊锡固定住元件，将元件在电路板上按照电路图上的位置摆放。

固定好元件以后再用焊锡和导线连接各个元件。

在电路板上摆放各个元件的时候，要看好电路板上一一对应的电路孔。

不能将元件的插头插入有铜线连接的两个孔，因为有铜线连接的两个孔其实是一个孔。

在用焊锡焊接电路板时，要使焊锡饱满均匀且整洁的焊住元件的各个管脚，不能出现焊锡溢出到别的元件的插孔处，因为那样的话元件之间会形成连通，会直接影响到电路板的最终输出结果。

而且，在焊接集成运放芯片的时候，一定要提前查好集成运放芯片的管脚图，在正确的管脚接正确的线，否则很有可能会烧坏电路板，不能完成实验。

在做RC振荡的课程设计过程中，我发现我们平时所学的理论有的时候应用不到实际中去。

虽然课程设计完成，但是我觉得我们真的应该多加强我们的动手能力。

并且要养成在做实验的时候的好习惯。

比如在连接线路之前先检查元器件的好坏，检查导线的好坏，确保接线正确再打开电源等等。

通过这次的课程设计，使我明白了专业基础和理论的重要性，更使我明白了理论和实际相结合的重要性。

在以后的学习生活中，我会努力学习，不断提高自身的综合素质，实践能力，动手能力和自学能力。

并且，还会多阅读与专业方面的有关书籍，不断充实自己的专业知识，以更好的提高自己的实际操作以及应用能力。

附录

RC振荡电路实物所用元器件清单：

1.10k电阻两个

2.2.7k电阻一个

3.10k电位器一个

4.二极管1N4007GP两个

5.集成运放UA741CN一个

6.导线

参考文献

[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）.高等教育出版社,2005.

[2]熊伟.Multisim电路实践及仿真应用.清华大学出版社,2005.