实现RC正弦波振荡的电路设计

RC正弦波振荡电路可分为RC桥式正弦波振荡电路、双T网络式和移相式振荡电路3种类型，本节介绍RC桥式正弦波振荡电路的组成、工作原理和振荡频率。

8.1.2.1　RC串并联选频网络

将电阻R1与电容C1串联、电阻R2与电容C2并联所组成的网络称为RC串并联网络，如图8.1.3所示。通常，选取R1= R2= R，C1= C2= C。输入电压为，输出电压为。

由电路图得

图8.1.3　RC串并联网络

令则

由此得RC串并联选频网络幅频特性和相频特性如下

当f=f0时，即0 φ=°。

从分析的角度来看，当信号频率很低时，超前当频率趋近于零时，相位超前趋近于+90°，且趋近于零。当信号频率很高时，

滞后当频率趋近于无穷大时，相位滞后趋近于-90°，且趋近于零。当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，的相位将从+90°逐渐变化到-90°。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0，当f = f0时，与同相，整个电路呈纯阻态。的频率特性如图8.1.4所示。

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图8.1.4的频率特性

8.1.2.2　起振与稳幅

在RC桥式正弦波振荡电路中，当f = f0时，只有成立，整个电路才能正常工作。一般来讲，因为反馈网络是无源网络，反馈信号应小于或等于输出信号，根据对RC串并联选频网络的分析及自激振荡的条件，选择的电路组合可以构成正弦波振荡电路。在实际应用中，为了保证能顺利起振，可考虑放大倍数略大于3。考虑到电路带负载的能力及对选频特性的影响，一般选用输入电阻高和输出电阻低的同相比例运算放大电路作为放大电路。RC桥式正弦波振荡电路如图8.1.5所示。

图8.1.5　RC桥式正弦波振荡电路

根据起振条件和幅值平衡条件，Rf为同相放大电路的负反馈，根据“虚短”“虚断”的概念可得：

整理可得

为了保证起振，Rf的取值应略大于2R1。由于与具有良好的线性关系，为了进一步稳定输出电压，可以在电路中加入非线性元件来调整反馈的强弱以维持输出电压恒定。例如，可选用R1为正温度系数的热敏电阻，当因某种而增大时，R1上的电流增大，R1上的功耗随之增大，导致温度升高，使得R1的阻值增大，从而减小了数值，也就随之减小；反之，当因某种原因而减小时，各物理量与上述变化相反，从而使输出电压稳定。当然，也可选用Rf为负温度系数的热敏电阻。

图8.1.6　利用二极管稳幅的 RC桥式正弦波振荡电路

此外，还可以在Rf回路串联两个并联的二极管，如图所示8.1.6所示。由二极管电阻

可知，当Rf回路电流增大时二极管动态电阻减小，反之则增大，因此调整Rf回路的阻值，就能达到稳定输出电压的目的。此时比例系数为