集成運放組成的文氏橋振蕩器
一、實驗目的
1、掌握正弦振蕩器的振蕩條件和文氏橋振蕩器的組成及工作原理
2、學習失真度測量儀的使用
二、預習要求
1、認真閱讀本實驗原理掌握文氏橋振蕩器的工作原理。
2、由實驗電路9－3 中所給參數(shù)，計算振蕩器頻率f0
3、按圖9－3 設(shè)計一個振蕩器頻率f0＝10kHz的文氏橋振蕩器，已知C1=C2=0.01μF。
三、實驗原理和實驗電路
1、正弦波振蕩器的振蕩條件
2、從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器就是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大
器，選頻網(wǎng)絡(luò)可設(shè)置在放大器中，也可設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)中。若放大器的放大倍數(shù)為A0，

(2)RC 選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性：

由式（9-5）、（9-6）可畫出串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性。如圖9－2 所示由此可見。

３、穩(wěn)幅措施
由于當溫度、電源電壓或元件參數(shù)變化時，將破壞|
. .
A F |＝1 的條件，若AF>1，正反
饋作用會使輸出電壓逐漸增大，使集成運放接近或進入非線性工作狀態(tài)，使輸出波形失真。若
AF<1，則不能滿足振蕩條件，輸出電壓逐漸減小，致使振蕩器停振。
為使輸出電壓Uo 的幅度保持穩(wěn)定，必須采取穩(wěn)幅措施。其方法是在放大器的負反饋回路里采
用非線性元件來自動調(diào)整反饋的強弱，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。例如圖9－1 中的R3 可用一負溫
度系數(shù)的熱敏電阻代替，當Uo 增大時，通過負反饋回路的電流也隨之增加，使熱敏電阻阻值減小，

本實驗就是采用的二極管穩(wěn)幅，實驗電路如圖9－3 所示。
圖9-3 文氏震蕩器實驗電路
元件參數(shù)：
R1＝R2＝4.7k
C1=C2=0.047
R3=100k
Rw＝R4+R5=100k
D1、D2 為2AP
三、失真度測量
1、失真度定義：
由于運放中晶體管的非線性及RC 選頻電路特性還不夠好等原因，所以在正弦波的輸出中不
可避免地要產(chǎn)生一定的非線性失真，非線性失真的實質(zhì)是輸出波形中存在著二次、三次等一系列
諧波成份。非線性失真的大小用失真度來衡量，其定義為輸出信號各次諧波成份總的有效值電壓

2、失真度測量儀的組成
失真度測量儀的組成及面板圖見圖9－4、9－5 所示。

衰減器作用是對被測信號衰減，以擴大量程，輸入電阻的作用是使該儀器的輸入電阻提高至
1M 左右。分壓器是將電壓控制在1mV－1V，S2 是功能開關(guān)，當S2 置于電壓時，該儀器作電壓
表使用，輸入信號經(jīng)衰減器，輸入電路、S2、分壓器、放大器和整流電路驅(qū)動表指針偏轉(zhuǎn)，當S2
置于校正時時測量失真度的準備階段，此時調(diào)節(jié)校正電位器，使電壓表指示滿刻度。當S2 置于
失真度時，被測信號通過基波濾波器（文氏橋濾波器）濾除基波成份，其諧波成分經(jīng)分壓放大器
和整流電路推動表針偏轉(zhuǎn)，按其指示讀出百分數(shù)即為被測信號的失真度，其諧波波形可由外接示
波器來觀察。SB1 型失真度測量儀的基波頻率范圍為2Hz－200ＨＺ（不平衡輸入時），當被測信
號基波頻率低于10ＨＺ時采用慢阻尼。由該儀器測量的失真度為被測信號中各次諧波總有效值電
壓與被測信號有效值得比值，即：

3、失真度測量方法
（1）接通電源后，將分壓器開關(guān)置于100％位置，功能開關(guān)置于電壓位置，頻段開關(guān)置于被
測信號的頻段，并調(diào)節(jié)調(diào)諧旋鈕，使頻率度盤指示出被測信號頻率。
（2）接通電源，待表針穩(wěn)定3－5 分鐘后將被測信號用不平衡電纜接入不平衡輸入端，調(diào)節(jié)衰減器對被測信號適當衰減，使被測信號在300mv-1v 范圍內(nèi)。
（3）將工作開關(guān)置于“校準”位置，調(diào)節(jié)“校準控制”電位器，使電壓表指示在滿刻度“1V”
位置，然后將工作開關(guān)置于“失真度”位置。
（4）反復、細致的調(diào)節(jié)“調(diào)諧”、“相位”、“微調(diào)”旋鈕，使電壓表指示至最小為止（相應(yīng)改
變分壓器位置），此時依照分壓器位置從電壓表指示上直接讀出失真度的百分數(shù)。
（5）測試完畢將分壓器開關(guān)恢復到“100％”位置，將工作開關(guān)置于校準的位置，電壓表仍
應(yīng)指示滿刻度，若指示該變，則應(yīng)重新按（3）、（4）項測試。
四、實驗儀器
模擬電路實驗學習機 一臺
晶體管毫伏表 一臺
頻率計 一臺
失真度測試儀ＳＢ１ 一臺
數(shù)字萬用表 一塊
五、實驗內(nèi)容
1、按圖9－3 連接實驗電路，在不接穩(wěn)幅二極管D1、D2（即S 斷開）時調(diào)節(jié)Rw，用示波器
觀察輸出波形，無明顯失真時用頻率計測量振蕩頻率fo.
2、用數(shù)字電壓表交流電壓檔測量輸出電壓Uo 與反饋電壓Uf，計算反饋系數(shù)F。
3、斷開電源開關(guān)，分別測量R3、R4、R5 的阻值，計算放大倍數(shù)Au，填入表9－1
4、連好電路接通電源，調(diào)節(jié)Rw 分別在振蕩器剛剛停振，輸出波形出現(xiàn)削波失真兩種情況下，測
量 R3、R4、R5 的值，計算放大倍數(shù)Au，填入表9－1 中。