文氏電橋(Wien bridge oscillator circuit�,又稱文氏電�振蕩電路,是利用RC串并�(lián)實現(xiàn)的振蕩電�,由Max.Wien�(fā)明的。由放大電路和選頻網(wǎng)�(luò)組成�
文氏電橋是Max.Wien �(fā)明的, 此后 WILLIAM REDINGTON HEWLETT �1939年的碩士論文中進行了完善。根�(jù)�(fā)明者的姓名, 這個電路被稱為Wien bridge , 也是就文氏電��
�(guān)于Max Wien 相關(guān)情況如下:Max Wien (1866 � 1938) a German physicist and the director of the Institute of Physics at the University of Jena. In 1891. Wien invented the Wien Bridge oscillator but did not have a means of developing electronic gain so a workable oscillator could not be achieved.
組成部分
文氏橋振蕩電路由兩部分組成:即選頻網(wǎng)�(luò)和放大電�� 由集成運放組成的電壓串聯(lián)負反饋放大電�,取其輸入電阻高、輸出電阻低的特��
由Z1、Z2組成,同時兼作正反饋�(wǎng)�(luò),稱為RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)。由右圖可知,Z1、Z2和Rf、R3正好�(gòu)成一個電橋的四個臂,電橋的對角線頂點接到放大電路的兩個輸入端�
由于Z1、Z2和R3、Rf正好形成一個四臂電�,電橋的對角線頂點接到放大電路的兩個輸入端,因此這種振蕩電路常稱為RC橋式振蕩電路�
RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)的選頻特�
為克服RC移相振蕩器的缺點,常采用RC串并�(lián)電路作為選頻反饋�(wǎng)�(luò)的正弦振蕩電路,也稱為文氏電橋振蕩電�,如圖Z0820所�。它由兩級共射電路構(gòu)成的同相放大器和RC串并�(lián)反饋�(wǎng)�(luò)組成。由于φA=0,這就要求RC串并�(lián)反饋�(wǎng)�(luò)對某一頻率的相移φF=2nπ,才能滿足振蕩的相位平衡條件。下面分析RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)的選頻特�,再介紹其它有關(guān)元件的作��
RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)在低、高頻時的等效電路如�1所示。這是因為在頻率比較低的情況下,(1/ωC�>R,而頻率較高的情況�,則�1/ωC�<R,前者等效于一節(jié)超前型移相電路,后者等效于一節(jié)滯后型移相電�。顯然頻率從低到高連續(xù)變化,相移從90°�-90°連續(xù)變化,其中必存在一個中間頻率f0,使RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)的相移為�。于是滿足相位平衡條�。對�,可進一步作定量分析,由�1得:
為調(diào)節(jié)頻率方便,通常取R1=R2=R,C1=C2=C,如果令ω0=1/RC,則上式簡化為:
可見,RC串并�(lián)反饋�(wǎng)�(luò)的反饋系�(shù)是頻率的函數(shù)。由式GS0821可畫出的幅頻和相頻特性�
這就表明RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)具有選頻特�。因此圖Z0820電路滿足振蕩的相位平衡條件。如果同時滿足振蕩的幅度平衡條件,就可產(chǎn)生自激振蕩�
一般兩級阻容耦合放大器的電壓增益Au遠大�3,如果利用晶體管的非線性兼作穩(wěn)幅環(huán)節(jié),放大器件的工作范圍將超出線性區(qū),使振蕩波形�(chǎn)生嚴重失�。為了改善振蕩波形,實用電路中常引進負反饋作穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。圖1中電阻Rf和Re引入電壓串聯(lián)深度負反饋。這不僅使波形改善、穩(wěn)定性提高,還使電路的輸入電阻增加和輸出電阻減小,同時減小了放大電路對選頻網(wǎng)�(luò)的影�,增強了振蕩電路的負載能力。通常Rf用負溫度系數(shù)的熱敏電阻(Rt)代�,能自動�(wěn)定增益。假如某原因使振蕩輸出Uo增大,Rf上的電流增大而溫度升高,阻值Rf減小,使負反饋增�,放大器的增益下�,從而起到穩(wěn)幅的作用�
RC串并�(lián)�(wǎng)�(luò)和Rf、Re,正好組成四臂電�,放大電路輸入端和輸出端分別接到電橋的兩對角線上,因此稱為文氏電橋振蕩器�
目前廣泛采用集成運算放大器代替圖1中的兩級放大電路來構(gòu)成RC橋式振蕩�。圖5是它的基本電��
文氏電橋振蕩器的�(yōu)點是:不僅振蕩較�(wěn)�,波形良�,而且振蕩頻率在較寬的范圍�(nèi)能方便地連續(xù)�(diào)節(jié)�