電路的功能
文氏電橋電路一直被作為正弦波發(fā)生電路使用,需要在低頻范圍產(chǎn)生低失真波形時可以采用這樣電路。改變電阻RO或電容器CO可獲得數(shù)百千赫茲以下的振蕩頻率。
電路工作原理
振蕩原理是當(dāng)環(huán)路內(nèi)移相量是0度或360度的整數(shù)倍,環(huán)路放大倍數(shù)大于1時,電路便會產(chǎn)生振蕩。若振蕩增大,電路就會飽和,所以需要振幅穩(wěn)定電路。
文氏電橋電路諧振時的衰減量為1/3,為了起振,反饋放大器A1的電壓放大倍數(shù)必須大于3。
參數(shù)無系數(shù)的文氏電橋電路的振蕩頻率FO由FO=1/2πCO.RO確定。電容器CO的容量應(yīng)保證基電抗XO在1K~數(shù)面千歐姆,決定CO的容量后,再根據(jù)RO=1/2πFO.CO求出RO的阻值。
振幅穩(wěn)定電路是利用結(jié)型FET漏極-源極電阻受電壓控制,阻值可變。如FET的漏電壓增大時,波形失真也會增加,所以用反相放大器A2把振蕩放大大約3倍,然后再由A1把電平降低到1/3。并在漏級-柵級之間加局部反饋(R3、R4)。
振幅控制環(huán)路是用OP放大器A3把齊納二極管產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓與由D1把A2輸出經(jīng)整流的電流平均值加以比較、積分,對FET的柵極電壓進(jìn)行控制。為了抵消整流二極管的溫度系數(shù),在基準(zhǔn)電壓電路加了補(bǔ)償二極管D2。
電容器C2用來確定積分時間常數(shù),容量小響應(yīng)快,但整流電路會產(chǎn)生脈動,增加濾形失真。電阻R5的作用是使積分電路產(chǎn)生超前補(bǔ)償,可以加快響應(yīng)速度,但是如果其阻值較大,也會有脈動殘留。
元件的選擇
在文氏電橋振蕩電路中,很難實現(xiàn)超低頻振蕩,因為頻率越低,穩(wěn)定時間就會越長。另一方面,振蕩頻率的上限受OP放大器A1的相位特性限制,如振蕩頻率要求達(dá)數(shù)百千赫,應(yīng)選用視頻OP放大器,RO在驅(qū)動能力允許的情況下阻值應(yīng)盡量小。CO的容量如果太小會受電路寄生電容或OP放大器輸入電容的影響,電路容易不穩(wěn)定。
調(diào)整
為了降低失真率,須抑制整流電路的紋波,辦法是用R2把FET的可變范圍縮小。如果文氏電橋各臂存在誤差,衰減量就不為3,因此必須把增益的可調(diào)范圍設(shè)計得稍大一些。
振幅控制電路的響應(yīng)時間取決于C2、R5以及FET的變化范圍。如果加大C2的容量,穩(wěn)定時間就會延長。如果R5的超前補(bǔ)償量加大,即可迅速穩(wěn)定,但是會增加失真率。
關(guān)于穩(wěn)定性的檢查,可以觀測電源接通后的振蕩波形,也可以把OP放大器A1的同相輸入接地,通過觀察振蕩停止后的上升特性了解穩(wěn)定性。