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文氏電橋振蕩電路

為克服RC移相振蕩器的缺點,常採用RC串並聯電路作為選頻反饋網路的正弦振蕩電路,也稱為文氏電橋振蕩電路,如圖Z0820所示。它由兩級共射電路構成的同相放大器和RC串並聯反饋網路組成。由於φA= 0,這就要求RC串並聯反饋網路對某一頻率的相移φF=2nπ,才能滿足振蕩的相位平衡條件。下面分析RC串並聯網路的選頻特性,再介紹其它有關元件的作用。

圖Z0820中RC串並聯網路在低、高頻時的等效電路如圖Z0821所示。這是因為在頻率比較低的情況下,(1/ωC)>R,而頻率較高的情況下,則(1/ωC)<R,前者等效於一節超前型移相電路,後者等效於一節滯後型移相電路。顯然頻率從低到高連續變化,相移從+90°到-90°連續變化,其中必存在一個中間頻率f0,使RC串並聯網路的相移為零。於是滿足相位平衡條件。對此,可進一步作定量分析,由圖Z0821(a)得:

為調節頻率方便,通常取R1 = R2 = R,C1 = C2 = C,如果令ω0=1/ RC,則上式簡化為:

可見,RC串並聯反饋網路的反饋係數是頻率的函數。由式GS0821可畫出的幅頻和相頻特性,如圖Z0822所示。由圖可以看出:

時,

的模最大,且|

| = 1/3 ,φF=0;當f大於f0時,|

|都減小,且φF≠0 。這就表明RC串並聯網路具有選頻特性。因此圖Z0820電路滿足振蕩的相位平衡條件。如果同時滿足振蕩的幅度平衡條件,就可產生自激振蕩。振蕩頻率為:

一般兩級阻容耦合放大器的電壓增益Au遠大於3,如果利用晶體管的非線性兼作穩幅環節,放大器件的工作範圍將超出線性區,使振蕩波形產生嚴重失真。為了改善振蕩波形,實用電路中常引進負反饋作穩幅環節。圖Z0820中電阻Rf 和Re引入電壓串聯深度負反饋。這不僅使波形改善、穩定性提高,還使電路的輸入電阻增加和輸出電阻減小,同時減小了放大電路對選頻網路的影響,增強了振蕩電路的負載能力。通常Rf 用負溫度係數的熱敏電阻(Rt)代替,能自動穩定增益。假如某原因使振蕩輸出Uo增大,Rf上的電流增大而溫度升高,阻值Rf 減小,使負反饋增強,放大器的增益下降,從而起到穩幅的作用。

從圖Z0820可以看出,RC串並聯網路和Rf、Re,正好組成四臂電橋,放大電路輸入端和輸出端分別接到電橋的兩對角線上,因此稱為文氏電橋振蕩器。

目前廣泛採用集成運算放大器代替圖Z0820中的兩級放大電路來構成RC橋式振蕩器。圖Z0823是它的基本電路。

文氏電橋振蕩器的優點是:不僅振蕩較穩定,波形良好,而且振蕩頻率在較寬的範圍內能方便地連續調節。


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