文氏電橋振蕩器的工作原理

　　運算放大器在組成放大電路時，都要引入深度負反饋，也就是把輸出信號通過電阻分壓電路構成的反饋網路返送到運算放大器的反相輸入端，這樣，放大電路的電壓放大倍數就由反饋網路的參數來決定。在這個電路中，由電阻R3、R4和R5構成了反饋網路，在(R4+R5)兩端取得反饋電壓。這是一個同相放大器，它的閑環電壓放大倍數是Af=1+R3/(R4+R5)，算出來是3倍。

　　從電路圖上看，輸出電壓U通過Rl、C1串聯的支路和R2、C2並聯的支路組成分壓電路取出正反饋電壓，返送到運算放大器的同相輸入端，應該是正反饋可是，由電阻、電容串並聯組成的正反饋網路是怎麼起到正反饋作用。

　　由電阻、電容組成的RC串並聯網路正是文氏電橋振蕩器的核心。這部分電路不僅用來提供正反饋信號，使振蕩器產生振蕩，還由它決定著振蕩器的振蕩頻率fo，所以稱它為Rc選頻網路。為什麼能選頻，關鍵是網路里接入了電容器。電容器的容抗與頻率成反比，也就是Xc=1/（2πfC）。頻率很高時，容抗很小；頻率很低時，容抗很大。

　　RC選頻網路(上圖)網路中的電阻R是不變的，當頻率很低時，Xc>>R，在RC串聯支路上，起作用的是電容C，電阻R可以忽略；在RC並聯部分，當頻率很低時，電容C的作用可以忽略，起作用的是電阻R，這就可以畫出網路的低頻等效電路[圖(b)]。當頻率很高時，Xc<<R，在RC串聯部分，電容C的作用可以忽略；在RC並聯部分，電阻R的作用可以忽略，又可以畫出網路的高頻等效電路[圖(c)]。可以看出，當網路輸入電壓 U不變時，頻率行艮低或很高時，網路的 輸出電壓U2都很小，也就是網路的電壓傳輸係數F=U2/U1都很小。

　　由此可以推斷，在頻率他很低向很高的連續變化過程中，總會有某一中問頻率fo使電壓傳輸係數F達到最大，畫出電壓傳輸係數F與頻率f的關係曲線（上圖）就看得更清楚了。由於網路的輸出電壓U2就是運放的正反饋信號，所以只有頻率為fo的正反饋信號最強，才能使振蕩器產生振蕩。振蕩頻率fo完全由選頻網路的電阻R和電容C決定。根據理論分析，fo=1/(2πRC)，對頻率為fo的信號F=1/3，同時U2與Ul同相，這就滿足了振蕩電路的幅度條件和相位條件，使振蕩器起振對頻率fo的正反饋信號則不能產生振蕩。因為運算放大器的正反饋網路和負反饋網路相對於運算放大器的輸入端和輸出端正好組成了一個四臂電橋的形式。參見文氏電橋振蕩器的原理電路（下圖）。

　　電阻R6和兩個反向串聯的穩壓管VD1、VD2組成的這條支路是一條非線性負反饋電路，它的作用是穩定振蕩器的輸出電壓幅度。由於電路本身的不穩定性，會引起電壓放大倍數的不穩定，特別是輸出電壓Uo幅度太大時，會使輸出正弦波形產生失真，當輸出電壓幅度大於穩壓管的擊穿電壓時，穩壓管反嚮導通，使放大器閉環電壓放大倍數下降，達到穩幅的目的。

穩幅電路也可以採用負溫度係數的熱敏電阻取代負反饋網路中的固定電阻R3（下圖），大家可以自己分析。

也可以由兩個反並聯的二極體組成穩幅電路(下圖)。當然還有其他形式的穩幅電路。

　　二極體可以看成是—個非線性電阻，其導通電阻隨Uo的增大而減小，從而使電路的負反饋加深，電壓放大倍數下降，起到了穩幅作用。

你的讚賞是我堅持原創的動力

讚賞共 0 人讚賞
推薦閱讀：