10
ω/ωO
1 ω = ωo = RC
Vo与Vi同相，满足相位条件。 与 同相 满足相位条件。 同相，
00 0.1 1 10 ω/ωO
-900
1 Vo = Vomax = Vi 3
满足幅值条件。产生正弦波频率为： 满足幅值条件。产生正弦波频率为：
1 fo = 2πRC
4
RC串并联选频网络频率响应 RC串并联选频网络频率响应
（1）利用仿真软件，自行设计一个波形变换 利用仿真软件， 电路，将正弦波变成矩形波。包括： 电路，将正弦波变成矩形波。包括：设计过 参数计算，仿真结果。 程，参数计算，仿真结果。 测量RC串并联选频网络频率特性 （2）测量 串并联选频网络频率特性 测量幅频特性： 测量幅频特性： 输入信号Vi为 ，改变频率， 输入信号 为1V，改变频率，分别测 出不同频率点的输出电压并记录， 出不同频率点的输出电压并记录，绘出幅频 特性曲线。 特性曲线。
VT VT
+
R 1V REF R 2 V OH = + R1 + R 2 R1 + R 2 = R 1V REF R 2 V OL + R1 + R 2 R1 + R 2 − VT R 2 ( V OH − V OL ) = R1 + R 2
−
门限宽度为： 门限宽度为：
∆ VT = VT
+
−
6
实验内容
零，即：
1 ωo = RC 可见该电路只有在这一特定的频率下才能形成正反馈。同时， 1 为满足振荡的幅值条件 AF = 1， 因当 ω = ω o 时 F = ， 故还必须使： 3
RF R4 +RW A = 1+ = 1+ =3 R3 R3
FV 0.4 1/3 0.3 0.2 0.1
0.1
1 φF 900
3
RC正弦波振荡电路计算公式 RC正弦波振荡电路计算公式
放大器的电压放大倍数为：
ɺ = 1 + RF A R1
RC反馈网络的反馈系数为： RC
ɺ F=
Z2 = Z1 + Z 2
1 1 3 + j ωRC − ωRC
反馈网络具有选频作用。
1 ɺ F = 1 + RF ⋅ ɺ A R1 3 + jωRC − 1 ωRC 为满足振荡的相位条件 ϕa + ϕ f = 2nπ ，上式的虚部必须为
00 0.1 1 10 ω/ωO

-900
5 方波产生电路
(1) 单门限电压比较器：电路简单、 单门限电压比较器：电路简单、 灵敏度高，但抗干扰能力差。 灵敏度高，但抗干扰能力差。 (2) 迟滞比较器：由于正反馈作用， 迟滞比较器：由于正反馈作用， 门限电压随输出电压的变化而改 它的灵敏度低一些， 变，它的灵敏度低一些，但抗干 扰能力大大提高。门限电压为： 扰能力大大提高。门限电压为：
FV 0.4 1/3 0.3 0.2 0.1
(1)当ω＞＞ 当 ＞＞ ＞＞ωo时， 时 RC选频网络等效为 选频网络等效为 低通RC网络，此时 网络， 低通 网络 Vo的相位滞后 ， 的相位滞后Vi， 的相位滞后 即△ψ＜0 ＜
0.1
1 φF 900
10
ω/ωO
＜＜ωo时， （2）当ω＜＜ ） ＜＜ 时 RC选频网络等效为 选频网络等效为 高通RC网络，此时 网络， 高通 网络 Vo的相位滞后 ， 的相位滞后Vi， 的相位滞后 即△ψ＞0 ＞
表示反馈信号与输入信号的相位相同，即必须是正反馈。
起振时必须满足：AF>1。 起振时必须满足：AF>1。
起振过程
在无输入信号（xi=0）时，电路中的噪扰电压 （如元件的热噪声、电路参数波动引起的电压、电 流的变化、电源接通时引起的瞬变过程等）使放大 器产生瞬间输出x'o，经反馈网络反馈到输入端，得 到瞬间输入xa，再经基本放大器放大，又在输出端 产生新的输出信号x'o，如此反复。在无反馈或负反 馈情况下，输出x'o会逐渐减小，直到消失。但在正 反馈情况下，x'o会很快增大，最后由于饱和等原因 输出稳定在xo，并靠反馈永久保持下去。
ɺ ɺ AF = 1 ɺ ɺ 由于 A = A ∠ ϕ a ， F = F ∠ ϕ f ，所以： ɺ ɺ A F = A ∠ ϕ ⋅ F ∠ ϕ = AF ∠ (ϕ + ϕ ) = 1 。
a f a f
幅值条件：，AF=1，表示反馈信号与输入信号的大小相等。 相位条件：
ϕ a + ϕ f = 2nπ , n = 0,1,2 ⋅ ⋅ ⋅
实验五 实验五
RC正弦波发生器及波形变换 正弦波发生器及波形变换 产生电路设计
1 实验目的
1.1 加深理解RC正弦波振荡器的工作原 加深理解RC正弦波振荡器的工作原 理。 1.2 掌握测试RC振荡器频率特性的方法。 掌握测试 振荡器频率特性的方法。 振荡器频率特性的方法 1.3 加深对比较电路工作原理的理解。 加深对比较电路工作原理的理解。
2
RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路的方框图
Xi = 0
•
•
•
X a 基本放大电路
•
Xo
●
A
•
Xf
反馈网络
Xa = Xi + X f
•
•
•
•
F
振荡条件
ɺ 由于 X
f
ɺ ɺ = X a 。由于 X
f
ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ = FX o ， X o = AX a 。
由此可得产生振荡的条件为：
6
实验内容
（2）测量RC串并联选频网络频率特性 测量 串并联选频网络频率特性 测量相频特性： 测量相频特性： 用示波器观察Vi和 ， 超前Vi， 用示波器观察 和Vo，若Vo超前 ，相位差为 超前 反之为负。改变频率并记录， 正，反之为负。改变频率并记录，绘出相频特性曲 线。
通知
下次实验考核内容:有源滤波器的设计。 现场完成电路设计、仿真。 完成总结报告。