文氏电桥产生正弦波的过程

如题所述

文氏桥的工作原理在百度文库中有许多文章可以参考。本人仅根据自己的认识,希望将问题描述的尽可能通俗。

首先,给出文氏桥正弦波发生器的电路原理图如下:

其次,我们先从文氏桥的名称出发,名称中有一“桥”字,是指图中R1、Rf的纯电阻网络及RC串并联网络分别构成两个单臂桥,两个单臂桥的中点分别与运放的正负输入端相连,对其差值进行放大输出。

另外,从反馈的角度出发,纯电阻网络构成负反馈,RC串并联网络构成正反馈。也就是说,电路既有正反馈,又有负反馈。

第三,电路的输入为零,显然只有让整体效果是正反馈时,才能构成输出,但是,正反馈会让信号越来越大,直至运算放大器的饱和电压,会导致波形失真。因此,应该调整负反馈参数使负反馈略弱于正反馈(波形会有少许失真)。

第四,我们再来看看RC串并联网络,直观的简单分析可知,对于低频信号,串联的RC阻抗很大,输出衰减,对于高频信号,并联的RC阻抗很小,输出衰减,因此,这是一个带通网络。经过计算可知,这个带通网络对于某一特定频率f0的响应最强。

计算可知,对于频率为f0的信号,当Rf/R1=2时,正反馈与负反馈深度相等。

因此,只要让Rf/R1略大于2就可以得到振荡的正弦波。

第五,为了避免波形失真,也为了使输出正弦波的幅值可调,需要对电路进行一定的改良,改良的基本思路是,引入非线性器件(二极管),使建立振荡前,正反馈大于负反馈,振荡建立之后,正反馈等于负反馈。

 

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