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１.文氏電橋振蕩電路結構及工作原理

運算放大器Ａ和電阻 Ｒ1、Ｒf?構成同相比例放大電路，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡構成的正反饋支路作為選頻網(wǎng)絡，輸出端信號電壓 Uo。由于初始狀態(tài)時電路并沒有外加輸入信號，要輸出穩(wěn)定的振蕩信號 ，需要滿足以下幾個條件。

(1)自激起振

??初始狀態(tài)下，電路中存在微弱的噪聲，經(jīng)正反饋支路 (反饋系數(shù)為Ｆ)送回運放同相輸入端，再經(jīng)過比例放大電路 (放大系數(shù)為A) 輸出，只有當|AF|>1時，才能夠使振蕩電路自行建立振蕩，即起振條件：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |AF|>1

(2)形成特定頻率正弦波

??文氏電橋的RC串并聯(lián)網(wǎng)絡既是正反饋支路，同時也是一個選頻網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡的諧振頻率為：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? f0?=1/(2πRC)

當信號頻率f=f0時，選頻網(wǎng)絡傳遞系數(shù)最大。此時，選頻網(wǎng)絡|F|=1/3，同時相移為0。即電路諧振時，輸出的是一個頻率為f0的正弦波信號， 其他頻率分量的信號將被抑制。

(3)保持振蕩平衡?

??幅度平衡條件：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|AF|＝1

??相位平衡條件：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?φ=2nπ(n=0,1,2...)

2.實驗電路

首先確定選頻網(wǎng)絡參數(shù)，由f0?=1/(2πRC)知，該電路產生的正弦波頻率為3.386kHz。其次確定同相比例放大電路參數(shù)， 該放大網(wǎng)絡增益為:

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A=(R1+R4+R6)/R6

根據(jù)幅度平衡條件:|AF|＝1，|F|=1/3知|A|=3。帶入上式，得:R6=(R1+R4)/2=3.45kΩ。

3.實驗結果

?當R6=3.5kΩ＞3.45kΩ，示波器無波形，頻率計無示數(shù)。因為此時|A|＜3，不滿足起振條件。當R6＝3.4kΩ時，示波器與頻率計顯示如下:

注:Multisim電路文件可在e小白官網(wǎng)《Multisim文氏電橋》文章中下載。