葡萄酒桥振荡器

由于频率稳定性等的优点,变形非常低,调谐易于调谐,Wien桥振荡器成为最流行的音频范围信号发生器电路。这种类型的振荡器使用RC反馈网络,因此它也可以被视为RC振荡器。

一般振荡器之间的主要区别,文氏桥振荡器,振荡器,放大级引入180度相移和额外的180度相位偏移引入的反馈网络,获得360度或零相移到循环满足巴克豪森的标准。

但是,在Wien桥振荡器的情况下,放大器级中使用的非反相放大器不会引入任何相移。因此,需要通过反馈网络不需要相移网络,以满足Barkhausen标准。让我们简要讨论Wien Bridge振荡器。亚博彩票下载

文氏桥振荡器

一个维恩桥振荡器产生的正弦波使用RC网络作为频率决定部分的电路。下图是带有放大级的维恩桥振荡器的基本电路。

放大器的输出作用于端子1和端子3之间,而放大器级的输入来自端子2和端子4,因此放大器的输出成为桥的输入电压,桥的输出成为放大器的输入电压。

文氏桥振荡器

当电桥平衡时,放大器的输入电压为零,因此为了产生持续振荡,放大器的输入必须是不消失的。因此,通过调整电阻的适当值,电桥是不平衡的。

正如我们上面提到的,RC网络负责决定振荡器的频率。该RC网络由两个频敏臂组成,即串联R1C1和并联R2、C2。这种网络也被称为超前滞后电路。

引导滞后网络

在滞后电路中,通过电容的输出电压滞后于输入电压0到- 90度之间的角度。在引线电路中,通过电阻的输出电压以0到90度之间的角度引线输入电压。

在非常低的频率输出电压变成零,因为串联电容表现为开路,也没有输出在非常高的频率,因为并联电容作为短路路径的输入电压。因此,在这两种极端情况之间,输出电压达到最大值。

谐振频率是输出电压最大的频率。在此频率下,反馈分数k达到最大值为1/3。

当Xc = R时反馈最大,因此谐振频率为

f = 1 /2πrc

领先-落后网络wavefroms
上图为谐振频率下的输出电压。在谐振频率处,通过电路的相移为零,衰减V1/V0为1/3。因此,为了保持振荡,放大器必须有大于3的增益。

不同的频率范围可以由维恩桥振荡器提供,安装在轴上的两个电容,并通过改变它们的值,同时。

使用运放的维恩桥振荡器

下图显示了一种广泛使用的维恩桥振荡器。运算放大器用于非反相配置和反馈形成一个分压器网络。电阻R1和Rf构成反馈路径的一部分,决定或便于调整放大器增益。

OP-AMP的输出作为点A和C的桥接器连接,而C桥在B和D处的输出连接到OP-AMP的输入。

使用运放的维恩桥振荡器

放大器输出的一部分通过分压器网络(电阻和电容的串联组合)反馈到放大器的正端或非反端。

此外,放大器的第二部分通过幅度为2R的阻抗反馈到放大器的反相或负端。

如果反馈网络元件选择适当,放大器输入信号的相移在一定频率为零。由于放大器是非反相的,引入了零相移和反馈网络零相移,环路的总相移为零,因此是振荡的必要条件。

因此,维恩桥振荡器作为正弦波发生器,其振荡频率由R和C分量决定。

Wien Bridge振荡器工作

操作放大器的增益表示为

A = 1 + (Rf / R1)

正如我们上面讨论的那样,非反相放大器的增益必须至少为3以满足巴克豪森标准。

因此,1 +(RF / R1)≥3

→(Rf / R1)≥2

因此,电阻RF至R1的比率必须等于或大于2.振荡的频率由

f = 1 /2πrc

关于维恩桥振荡器的例题

如果r = 100k欧姆和R1 = 1k欧姆,则以10kHz的频率确定Wien桥振荡器电路的RC值。

假设f = 10 kHz, R = 100 K欧姆,R1 = 1K欧姆。

给出了维恩桥振荡器的振动频率

f = 1 /(2πrc)

那么C = 1 /(2π × 100 × 103 × 10 × 103)

= 0.159 nF

对于持续的振荡,收益必须大于3,即≥3

那么1 + (Rf / R1)≥3

(Rf / R1)≥2

rf≥1k欧姆

因此,R和C值分别为0.159 NF和1K欧姆。

横向维也纳桥振荡器

下图显示了晶体化Wien桥振荡器,其使用两个阶段公共发射极晶体管放大器。每个放大器级引入180度的相移,因此引入总共360度相移,其除了零相移条件。

反馈桥包括RC系列元件,RC并联元件,R3和R4电阻。桥接电路的输入通过耦合电容从晶体管T2的集电极施加。

横向维也纳桥振荡器

当DC源施加到电路时,由于电荷载波通过晶体管和其他电路部件的移动,产生噪声信号在晶体管T1的基部处产生。通过增益A放大该电压,并通过输入电压产生输出电压180度。

该输出电压被施加为T2的基极端子的输入到第二晶体管。该电压乘以T2的增益。

随着T1的输出,晶体管T2的放大输出为180度。该输出通过耦合电容器C反馈到晶体管T1。因此,当Barkhausen条件满足时,通过这种正反馈在广泛的频率下产生振荡。

通常,反馈网络中的Wien桥以单个期望的频率包含振荡。

桥接频率在总相移零的频率下进行平衡。

两个级晶体管的输出用作反馈网络的输入,该输入网络在基座和地之间施加。

反馈电压,VF =(VO×R4)/(R3 + R4)

自动增益控制在维恩桥

增益必须是自调节,以实现反馈振荡器的稳定性。这是一种自动增益控制(AGC)的形式。这可以通过简单地将齐纳二极管与反馈网络中的电阻器R3并联放置来实现。当输出信号达到齐纳击穿电压时,齐纳二极管导通,这反过来导致短路电阻R3。

这将放大器增益降低到3,因此由总回路增益1产生的持续振荡。这种自动增益控制方法虽然简单,但由于齐纳二极管的非线性,导致正弦波失真。

另一种控制增益的方法是在负反馈路径中使用JFET作为电压控制电阻。与稳压二极管方法相比,这种增益控制方法产生了稳定的正弦波形。JFET工作在欧姆区Vos很小或为零。

因此漏源极电阻随栅极电压的增加而增加。因此,当JFET处于负反馈回路时,通过该电压控制电阻实现了自动增益控制。

自动增益控制在维恩桥
上图说明了JFET稳定的Wien桥振荡器的自动增益控制。在该电路中,放大器增益由组件RF,R3和Q1控制。取决于栅极电压,漏极源电阻变化。这种电阻最小,栅极零伏。这样,循环增益将超过1。

随着输出电压迅速增加,负输出信号向前偏置二极管并因此电容器电荷到负电压。该充电电压增加了漏极和源之间的JFET的电阻,进一步导致降低放大器增益。

通过选择合适的反馈分量,环路增益可以稳定在期望的水平。

好处

  • 由于采用了两级放大器,该振荡器的总增益较高。
  • 通过改变C1和C2的值或使用可变电阻,可以改变振荡的频率。
  • 它产生一个非常好的正弦波,畸变较少
  • 频率稳定性好
  • 由于没有电感器,不会受到外界磁场的干扰。

缺点

  • 两级放大型的维恩桥振荡器需要更多的组件。
  • 不能产生非常高的频率。

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