正弦波发生电路
这是典型的文氏桥振荡器电路(属于RC振荡器),用于产生正弦波。
R1C1等效于一节超前型移相电路,R3C2等效于一节滞后型移相电路,频率从低到高连续变化时,
相移
从
90°到-90°连续变化。显然其中必存在一个中间频率f0,使
RC串并联网络的相移为零。于是满足相位平衡条件。
在幅度方面,
负反馈环路
使电路的放大倍数为
R2/
R4
+1=4>3,满足幅度平衡条件。
满足相位和幅度平衡条件,因此会产生
自激振荡
。振荡频率f0=1/(2π*R1*C1)。
当R2/R4较大时,会产生削顶畸变,可以通过仔细调整R2/R4的比值来得到适当的幅度、减小失真。(本例中R2/R4较大,会有向
方波
变化的畸变)
晚上做了个仿真。文氏桥起振的极限条件是R2/R4+1=3,或说R2/R4=2。R2/R4越大就越容易起振,但输出波形幅度很快达到上下轨,即上下沿越陡,输出越接近于方波;正负电源电压不平衡时,会在电压窄的一边先削顶,而使另一边被免于削顶。在下图的R2=15K、R4=7K的情况下,电路在1秒左右才起振,但R2/R4>2,最终幅度逐渐增大而被削顶。
要得到稳定的正弦波输出,加入稳幅电路是必要的。
这种二极管稳幅电路仍会引入一定的失真。还有一个办法是在后面增加
低通滤波
,以滤掉谐波、选出
基频
,从而减少失真。
对于要求产生低频振荡的情况,可以参考下图中的电路及元件参数。要点是R2/R4略小于2,
R5
越大越容易起振,可以取掉=无穷大,不过随之
交越失真
更明显。保持R1=R3、C1=C2的匹配,R1和R3可以在较大范围内选取以调整频率。
从你的补充描述来看,你实际选用的元件参数误差偏大。要注意对所用的每个元件进行测试,确保参数误差在5%之内;电容器的漏电要小,最好用CBB等无极性、损耗小的。