RC桥式正弦波振荡器的实践分析

胡薇薇

浙江慈溪市职业高级中学胡薇薇

〔摘要〕RC桥式正弦波振荡器在文献中也称之为RC文氏电桥式振荡器，由选频、反馈、放大和稳幅四个部分组成。在实用电路中往往将选频网络和正反馈网络合二为一，并采用两级放大，目的不仅是满足了振荡所需要的相位条件，而且还具有放大和稳幅的作用。RC桥式正弦波振荡器是一个输出外供信号的信号源，上电后就能输出一定频率的正弦波电压信号，但振荡信号频率较低，一般在1MHz以下。

〔关键词〕选频网络反馈网络深度负反馈相移

1电路原理图

该电路最早见于《电子技术》（清华大学自动化系编第161页），至于其它的教材、资料中出现的均是大同小异。电阻、电容的具体参数不足以影响电路本身的振荡条件，但三极管的型号早期多用3DG4C等，而当前往往多用9013，区别在于放大倍数前者较小，而后者较大。

2.4理论上分析，任何满足放大倍数AV>3的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡器，但实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络；此外，若AV过高时，易使振荡波形产生严重失真，因此通常引入电压串联负反馈的放大电路，如本电路中的Rp。

2.5起振信号。上电是一个瞬变过程，这时电路中有丰富的交流谐波，即各种频率成分的波形，而由于电路中存在着谐振回路，只对谐振频率的信号加以放大，对其它频率的信号迅速衰减，选出的谐振频率信号经过反馈回路加到输入端，再经过放大，就逐渐地被建立起来。在振荡初期因为粤灾云>1，使振荡越来越强，但又不能无限制地增强下去。由于三极管是非线性元件，当输入信号过强时，超过了三极管线性放大区，就会进入饱和区或截止区，A灾将变小，使粤灾云越员，其幅值将被限制，从而进入自动平衡状态。若有某种干扰，使输出电压偏离原来的值，根据放大特性和反馈特性，最终又会自动稳定在某一幅值，条件是Vi=Vf，这样就可保持输出幅值的恒定。

3操作实践

3.2调试电路的静态。先断开RC串并联选频网络与后级放大器的连接，使电路停振，调整Rp使电路工作在放大状态，万用表测量三极管的各个管脚电压，具体数据见上表。

3.3调试电路的增益：在电路起振之前，先测量并调整好放大器的增益。在前级输入端接入信号发生器，后级输出端接入晶体管毫伏表，调整Rp并做好标记，使电路AVF抑3。此时第一级放大器的放大倍数为0.2，第二级放大器的放大倍数为15。

3.4观察动态现象：把RC选频网络接通，振荡器输出端接上示波器观察振荡波形（此时电路是停振的），微调Rp（增加Rp的有效值，调节速度要慢，幅度要小），使电路起振，此时波形多为饱和失真，再回调至输出波形不失真。

3.5示波器观察VT1集电极或VT2的基极波形，可观察到波形下半周严重失真，继续调小Rp的值，可以改变波形使之

4.2放大器的第一级采用固定式共射极偏置放大，而不采用如第二级那样稳定性能更好的分压式放大器？这是因为第一级采用固定式放大器可获得较大的输入电阻，减小对选频网络的影响。此外，对信号放大的初级晶体三极管中，偏置电流应尽可能取得小一些，防止杂音的产生。若采用射极跟随器来获得较大的输入电阻则不能满足振荡器的相位条件。

4.3在空载时振荡器能正常工作，那么输出端接上负载（如几千欧姆的电阻），会发现电路停振，而无输出。那是因为接入负载后，第二级放大器的增益随负载的加入而降低，不能满足电路AVF>3的起振条件。当然重调Rp，电路能再次起振。在振荡器与负载间加入隔离缓冲作用的电路（如射极跟随器），屏蔽负载的影响，使负载在一定的范围内，振荡器仍能维持稳定的工作。

4.4在振荡器正常工作的情况下，用示波器观察VT1基极的波形或晶体管毫伏表测量输入交流电压时，振荡器可能会出现停振现象。这是因为RC串并联选频网络中R1与R2、C1与C2有较大的差别，而仪器的探头又具有电阻电容的属性，使Vi减小，且还破坏Vi=员猿V0，而AVF=3，导致振荡幅度减小最后停振。如果R1与R2、C1与C2有较好的相同性，则由于探头的分流作用，使Vi减小，但Vi=员猿V0，振荡能继续，但输出会明显减小。

4.5众所周知，集电极———发射极间的电压Vce取值为电源电压Vcc的一半，可以在负载电阻上取得最大的输出，但实际的电路中，第一级放大器只要能倒相，满足振荡的相位条件就可以了，第二级放大器有足够的放大倍数来满足振荡的幅度条件。

4.6电路振荡工作，示波器观察VT1的集电极波形，可发现波形的峰值比Vi小很多，这是因为初级放大器引入了深度负反馈，且负反馈数为员猿，使得放大器的净输入量很小，故初级放大后的波形幅值很小。

4.7调整负反馈电阻砸p，输出波形仍失真，这是因为放大器的放大倍数太大，使三极管始终处于非线性工作状态（多为饱和状态），改进办法除更换放大倍数较小的三极管外，更为通行、方便的是调整电路的静态工作点，即增大Rb1的值，便工作点下移。

4.8为方便调试，观察实践的现象，建议Rb1为750K赘电阻与4.7M赘微调电阻串联。RP为1.8K赘五环精密电阻与680赘微调电阻（可增加调节行程，方便调试）串联，R1与R2为五环精密电阻，C1与C2为聚酯涤纶电容。

4.9附加相移问题：如果在选频网络中，采用较大的电容（0.1uF以上）来获得较低的频率，那么在电路中就会出现附加相移，且为滞后相移，但对最后输出波形无影响。如下图所示：

4.10放大器内部失真：虽然放大器设置了合适的静态工件点，但由于三极管是非线性器件，当输入信号较大时，也会产生波形失真（非线性失真），但通过下一级放大器的电流串联负反馈（RE2）而得到一定的改善，负反馈放大器的优点之一就是可以使放大电路内的失真变小。波形如下图所示。

总之，对于晶体管电路，由于晶体三极管本身有较大的分散性，在设计实际电路时，需要在正确的思想指导下，通过实践对有关元件的参数进行适当的调整，才能获得理想的效果。