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韦恩电桥振荡器

发布时间:2009-03-08 12:38:04  来源:小虎    作者:压缩机   更新20220117 070623

韦恩电桥振荡器是属于弦波式振荡器的一种,振荡的基本机制不是靠RC充放电的方式,而是利用正反馈的方式,当满足静反馈率β=β+ - β-以及增益A之乘积(βA)为1,而且反馈信号角度为时,电路维持等幅振荡;若βA>1则会成为增幅振荡,会导致部分波形失真;若βA<1则为减幅振荡,波形会逐渐减少而消失。正常工作我们设计若βA≥1为条件,有波形失真时再设法解决。韦恩电桥振荡器电路简单,是低频震荡器常采用的电路。  
  
韦恩电桥振荡器电路图

           图1 韦恩电桥振荡器电路图
图 1为以OP Amp完成之韦恩电桥振荡器之电路,电路之反馈有正反馈β+及负反馈β-。正反馈之部份  

β+= ;Z1=R1+ ;Z2=

将Z1、Z2代入得β+= ,通分化简后

得:

式1


在(式1)式中分母之前3项为实数部份,后两项为虚数部分,欲令正反馈为其虚数部分应为0,

=0……………(式1)将(式1)式化简后得,

                                                                                           
ω=2πfO,则振荡频率fO= ………(式3)

从(式1)式可以推导出振荡频率fO之公式。至于振荡频率静反馈βA≥ 1的计算可参考图1负反馈β-= 。图1中,设R1=R2=R,C1=C2=C,将之带入(式3)式可得fO= 。韦恩电桥振荡器之fO有2π之系数。在R1=R2=R,C1=C2=C时,将其数值代入(式1)式中得β+= ,设β静反馈为β+-β-= 。在欲满足起振条件βA≥1,A为OP Amp之开路增益极接近于无限大,即βA≥1⇒ ,即,或是R3≥ 2R4。一般情况下调整至R3稍大于R4,即βA>1,保证让电路可以振荡



        图2具振幅控制限制器之韦恩电桥振荡器

图1的韦恩电桥振荡器,电路虽然简单,但震荡输出波形VO之振幅较不稳定,原因是βA>1,即调整R3电阻可以达到此条件。但此条件一达到可以振荡但亦有失真之输出波形VO,不是正半周就是负半周会有失真。若欲维持βA=1之条件是非常困难,在电源变化或温度变化下欲维持持续振荡是很不能的。
图2加上D1及D2两只二极管及相关的电阻R5、R6及R7、R8,其目的在于当VO在振幅很小,D1及D2不导电时,调整VR1至适当值,令(β+-β-)A>0,保证电路起振;在VO振幅较大时,D1及D2导电,负反馈β-增加,使(β+-β-)A<0,保证电路采减幅振荡,使VO波形不至升到失真之情况。 D1及D2导电情形如下:
D1导电之条件为V-大于VA,即VA由重叠定理(式4)

, ………………(式5)


 或相移后得或VO< -7.2V……(式6)
从(式6)中可得知当VO振幅比-7.2V更负时,负反馈增加,达减幅振荡之情形。同理在VO振幅比7.2V更正时D2导电,负反馈益增加βA<1,达减幅振荡之条件。简单而言,图2之电路在丨VO丨<7.2V时,βA>1,强制使电路振荡。到丨VO丨>7.2V时,βA<1,迫使做减幅振荡,防止输出波形VO无失真,故图2电路为实用化之韦恩电桥振荡器。

韦恩电桥震荡器频率分析计算-韦恩电桥振荡电路-实验-震荡


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  • 也是维恩电桥振荡器 xrxj 于2016-12-05 19:46:51发布
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