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。欧宝官网app苹果下载

Wien Bridge振荡器

Wien桥振荡器产生正弦波,该正弦波使用RC网络作为电路的频率确定部分。具有放大器级的Wien桥振荡器的基本电路如下图所示。

在端子1和3之间施加放大器的输出,同时从端子2和4提供输入到放大器级的输入,因此放大器输出变为桥的输入电压,而桥的输出变为放大器的输入电压。。

Wien Bridge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。

如上所述,RC网络负责确定振荡器的频率。该RC网络由两个频率敏感的臂组成,即系列R1C1和并联R2,C2。该网络也称为引线滞后电路。

引导滞后网络

电容器两端的输出电压在滞后电路中的0到90度之间的角度滞后于输入电压。在引线电路中,电阻器两端的输出电压在0到90度之间引入输入电压。

在非常低的频率下,输出电压变为零,因为串联电容表现为开放式循环,并且在非常高的频率下也没有输出,因为并联电容器发挥为输入电压的短路通路路径。因此在这两个极端条件下,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并因此给出谐振频率时,反馈将是最大的

f = 1 /2πrc

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

通过将两个电容器安装在轴上并同时改变它们的值来由Wien桥振荡器提供不同的频率范围。

Wien Bridge振荡器使用OP-AMP

下图显示了广泛使用的Wien桥振荡器类型。运算放大器用于非反相配置和反馈形成分压器网络。电阻R1和RF形成反馈路径的一部分,其确定或有助于调整放大器增益。

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。

Wien Bridge振荡器使用OP-AMP

放大器输出的一部分通过分压器网络(电阻器和电容器的串联组合)反馈到放大器的正或非反相端子。

而且,放大器的第二部分通过幅度2R的阻抗反馈到放大器的反相或负极端子。

如果正确选择反馈网络元件,则输入到放大器的信号的相移在某些频率下为零。由于放大器是非反相的,因此引入零相移加上反馈网络零相移,因此围绕环路的总相移变为零,因此振荡的所需条件。

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。

鉴于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)

然后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

然后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)

维也纳桥自动增益控制

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,因此通过全环增益1的结果产生的持续振荡。尽管这种自动增益控制方法很简单,但它受到齐纳二极管的非线性,因此正弦波变得扭曲。

控制增益的另一种方法是在负反馈路径中使用JFET作为电压控制电阻。与齐纳二极管法相比,这种增益控制方法产生稳定的正弦波形。JFET在具有小或零VOS的欧姆地区进行操作。

因此,漏极电阻随栅极电压的增加而增加。因此,当JFET放置在负反馈回路中时,通过该电压控制电阻实现自动增益控制。

维也纳桥自动增益控制
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。

通过选择反馈组件的适当值,可以在所需水平下稳定环路增益。

好处

  • 由于使用两级放大器,该振荡器的总增益很高。
  • 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
  • 由于不存在电感器,外部磁场不会发生干扰。

缺点

  • 两级放大器类型的Wien桥式振荡器需要更多组件。
  • 不能产生非常高的频率。

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