文氏桥式震荡电路讨论专题

之前在搞定这5个RC振荡电路让你的模拟设计顺畅很多 里wangjiafu1985说文氏桥是经典中的经典，同时SOSO也建议对这个经典中的经典开个讨论的专贴，因此开了此贴以供大家讨论文氏桥震荡电路。
下面我就抛砖引玉做个简单介绍。
文氏桥式正弦波发生器是常用的RC低频振荡器,由运放构成的同相放大器和文氏电桥反馈网络组成,基本电路如图1所示。其中R1、C1、R2、C2正反馈网络与R3、R4负反馈网络构成文氏电桥。如图所示，由运放及R3、R4构成的同相负反馈放大器闭环增益为

(1)

而正反馈网络反馈系数为

(2)
经整理得

（3）
若取R1=R2=R，C1=C2=C，且设ω0=1/RC，则

（4）
因而反馈系数幅频特性为

（5）
相频特性为

（6）
可见，仅当信号频率ω=ω0=1/RC时，ωf=0，与同相放大器零相移一起使file:///C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1015.png=0，满足振荡的相位平衡条件，而且此时反馈系数幅值最大。Fvmax=1/3。只要闭环增益Avf=1+R3/R4略大于3，即R3≥2R4，便能满足起振时的振幅条件，电路起振，输出正弦波信号。为稳定振荡信号的幅度和改善信号波形，需设自动稳幅电路。例如可在负反馈回路上串白炽灯泡、热敏电阻，或反馈电阻上并接稳压管。当振荡幅度增大时，负反馈加强，闭环增益相对下降；而振荡幅度减小时，增益相对增大，最终使振荡幅度稳定在某一确定值。下面介绍几种实用的文氏桥式振荡器。
图2所示为双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器。在振荡幅度较小时，稳压管支路开路，闭环增益Avf较大，决定于R3、R4、R5。当振荡幅度达到稳压管击穿电压VZ时，2DW7B击穿，负反馈加深，使Avf下降而稳定输出幅度。R6与2DW7B串联，在2DW7B击穿时，可避免Avf值变化太厉害而造成波形失真。当R1、R2取1.5kΩ±5%，C1、C2取107200 pF±0.5%时，振荡器可获得失真度小于0.5%的1kHz正弦信号。

图3所示为双二极管稳幅文氏桥式振荡器。起振时及振荡幅度较小时，R1上压降不足于使D1、D2导通，Avf较大；当振荡幅度增至某一值时，两二极管分别在输出电压的正负两个半周轮流导通，而且由于二极管正向导通的非线性，正向电压越大，正向电阻越小，使振荡器的负反馈深度加深，Avf相对下降，使VO幅度稳定在某一值。
图4所示为场效应管稳幅文氏桥式振荡器。当场效应管的漏源电压vDS较小时，其工作于可变电阻区，漏源电阻rDS几乎随栅源电压vgs线性变化，此时场效应管相当于压控电阻。如图所示，当电路起振时及振荡幅度较小时，由于稳压管DZ未击穿，场效应管vGS=0，rDS小，负反馈量小，Avf较大。当输出幅度达到某值时，DZ击穿，信号负半周经二极管D整流，R3、C3滤波，在C3上获得上负下正的电压vC3，经分压电阻分压及RW调节加到场效应管栅源之间，使vGS<0，且输出信号幅度越大，vGS的负值越大，rDS越大，负反馈深度越深，Avf越低，从而稳定振荡器输出信号幅度。