文氏桥振荡器的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

文氏桥振荡器的电路原理图如下：

从电路构成看，电路由两个“桥臂”构成，R1、RF构成负反馈桥臂，并联RC网络和串联RC网络再串联构成正反馈桥臂。也就是说，文氏桥振荡器既有正反馈，又有负反馈。

我们知道，正反馈电路是不稳定系统，那么，整个电路到底表现为正反馈，还是负反馈呢？这要取决于正反馈和负反馈哪个占“上风”！

负反馈增益为A1=1+RF/R1

正反馈增益A2(jf)=1/(3+j(f/f0-f0/f))

总增益A(jf)=A1*A2(jf)=(1+RF/R1)/(3+j(f/f0-f0/f))

上式中f0=1/2πRC，先定性分析：

频率无穷低时，即f趋于0时，f0/f趋于无穷大，总增益趋于零。

频率无穷高时，即f趋于∞时，f/f0趋于无穷大，总增益趋于零。

直观判断，是一个带通网络，事实上，的确如此，并且增益的峰值出现在f=f0

此时A（jf）=(1+RF/R1)/3

即：A（jf）是实数，也就是说，频率为f0的信号经过环路一周后，其相移为0°。

RF/R1的值不同时，电路出现下述三种情况：

a、A<1时，假如电路有一个扰动，扰动每经过环路一次，信号被衰减，负反馈占“上风”，电路是稳定系统，最终扰动趋于零。

b、A>1时，假如电路有一个扰动，扰动每经过环路一次，信号被放大，正反馈占“上风”，电路是不稳定系统，出现幅度不断增大的振荡。

c、A=1时，负反馈与正反馈“旗鼓相当”，电路为中性的稳定状态，出现扰动时，频率为f0的信号分量维持原有大小，无限的持续下去。

显然，上述电路还会有问题，首先，实际不可能做到A=1，其次，振荡器的输出幅值不可控。为此，最好是开始时，振荡幅值足够大之前，A>1，振荡幅值达到预定的幅值之后，A=1，显然，这样的电路，需要加入一些非线性环节。

下述电路就是这样的电路：