RC正弦波振荡器实验

一、实验目的

① 掌握RC振荡器的调试方法。

② 掌握RC振荡器的起振条件和振荡频率的测试方法。

③ 研究RC串并联选频网络的频率特性。

二、实验原理

实验电路如图1.6.1所示。

图1.6.1 RC串并联选频网络振荡器

振荡器由RC串并联正反馈选频网络和具有电压串联负反馈的两极共射放大器组成。

实验电路中R1，R2和C1，C2为正反馈选频网络，其电压反馈系数为

其中，；ω是RC选频网络输入信号的角频率。当ω=ω0时，，正反馈系数最大，相移 φF+=0B。

Rf和Re1构成负反馈电路，其反馈系数。它和两级放大器组成负反馈放大器，其放大倍数为Auf。

电路的起振和稳幅振荡条件必须是F+Auf≥1，即，Au为开环电压放大倍数。要维持振荡，其幅值平衡条件为AuF+=1或Au（F+-F-）=1，相位平衡条件为φA+φF=2πn ，其中φA和φF分别为放大器和反馈网络的相移。由于两级共射放大器相移φA=2πn ，因此可知振荡频率为。

为了使电路处于稳幅振荡，要求振荡器保持AuF+=1的条件，然而由于电源波动、晶体管老化等因素，振荡器不满足此条件，以致幅值变化乃至停振。故在负反馈支路内串接具有负温度系数的热敏电阻Rt（实验电路中未串此电阻），当输出幅值增加时，流过 R′t上的电流也增加，温度升高，阻值减小，F-随之增大，使输出幅值减小，达到自动稳定输出幅值的目的。反之亦然。

调节Rf可改变F-的大小，也就调节了Auf的值，而正反馈系数在振荡条件下为，因此，当Auf＞3时，则易起振，但易引起波形失真，故起振后，再调Rf使F+Auf=1，达到稳幅振荡。若F-＞F+，则破坏了振荡条件而使电路停振。

三、实验设备与器件

+12 V直流电源；函数信号发生器；双踪示波器；频率计；直流电压表；3DG6×2或9013×2，电阻、电容、电位器若干。

四、实验内容

1. 调整静态工作点

断开R1，R2，C1，C2，同时将Rf调到最大，接通电源，输入1 kHz的正弦信号ui，用示波器观察输出电压波形。调节Rb11，Rb12和输入信号幅值，使输出达到最大不失真波形。此时静态工作点就调好了。

2. 频率测试

接通R1，R2，C1，C2，用示波器观察输出波形，然后调节Rf，使输出波形为不失真的正弦波，测量此时的uo用“时标法”或“李沙育图形法”测振荡频率。

所谓“时标法”，就是利用示波器的时标测量信号周期的方法。只要测得周期T，则信号电压的频率。(www.xing528.com)

比较两个电压相位和频率的方法称为“李沙育图形法”，即将振荡器输出的信号电压，加到示波器的Y轴输入端，将函数信号发生器输出的信号电压，加到示波器的X轴输入端，可在示波器上观察“李沙育图形”来测出振荡器输出信号电压的频率。

改变电容的容量，R不变，重复上述过程，用频率计测试频率，并记录于表1.6.1中。

3. 测试电压放大倍数Auf、负反馈系数F-和正反馈系数F+

（1）测电压放大倍数和负反馈系数

在上述频率测试基础上，维持Rf不变，断开R1，R2，C1，C2，输入与振荡频率相同的ui信号，用示波器观察输出波形，调节输入信号幅值，使输出电压uo与振荡时相同，用交流毫伏表测ui，uo和 fu-，并记录于表1.6.2中。

表1.6.1 频率测试值

（2）测正反馈系数

接上R1，R2和C1，C2，然后将与振荡时的频率和输出电压值相同的信号（取自函数信号发生器）加于RC串并联选频网络的两端（为了消除影响，应将C5，，T2断开），测量RC并联端输出电压uf+，将上述测试值记录于表1.6.2中，并分析是否与振荡条件相符。

表1.6.2 电压放大倍数及反馈系数测试

4. 定性观察RC串并联选频网络的频率特性

在测正反馈系数的基础上，用函数信号发生器输出3 V信号电压，加于RC串并联选频网络两端，用交流毫伏表测试uf+值，并用双踪示波器观察uf+与信号源的相位差φft+。若不断改变信号源频率，则uf+的幅值和相位差φf+将随频率变化。当信号源达到某一频率时，其uf+最大，且φf+= 0，此时信号源频率。根据变化频率测得的uf+和φf+，画出曲线。

五、预习要求

① 复习RC串并联选频网络振荡器的工作原理及频率特性。

② 复习如何用“李沙育图形法”测量频率。

六、思考题

① 为什么振荡器的实际振荡频率与理论计算值之间存在一定误差？要减小此误差应采取哪些措施？

② 若将直流电源电压稍作变化（±1 V），其振荡输出幅值是否会发生变化？原因何在？若直流电源电压降至+6 V，振荡器能否工作？为什么？改变工作点是否影响振荡器正常工作？

七、实验报告要求

① 整理各项实验数据。

② 分析各项实验数据与理论计算数据之间的误差。

③ 绘出RC串并联选频网络的频率特性曲线。