工业控制 | 能源技术 | 汽车电子 | 通信网络 | 安防监控 | 智能电网 | 移动手持 | 无线技术 | 家用电器 | 数字广播 | 消费电子 | 应用软件 | 其他方案

韦恩电桥振荡器

作者:dolphin时间:2011-05-04

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βA1则会成为增幅振荡,会导致部分波形失真;若βA


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,


设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βA1,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βA1,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-)A0,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-)AO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VOO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βAO丨1,强制使电路振荡。到丨VO丨7.2V时,βAO无失真,故图2电路为实用化之韦恩电桥振荡器。


关键词: 韦恩 电桥 振荡器

评论

技术专区