为克服
RC移相振荡器的缺点,常采用
RC串并联电路作为选频反馈网络的正弦振荡电路,也称为文氏电桥振荡电路,如图Z0820所示。它由两级共射电路构成的同相放大器和
RC串并联反馈网络组成。由于
φA= 0,这就要求RC串并联反馈网络对某一频率的相移
φF=2nπ,才能满足振荡的相位平衡条件。下面分析RC串并联网络的选频特性,再介绍其它
有关元件的作用。
图Z0820中RC串并联网络在低、高频时的等效电路如图Z0821所示。这是因为在频率比较低的情况下,(
1/ωC)>
R,而频率较高的情况下,则(
1/ωC)<
R,前者等效于一节超前型移相电路,后者等效于一节滞后型移相电路。显然频率从低到高连续变化,相移从+90°到-90°连续变化,其中必存在一个中间频率
f0,使
RC串并联网络的相移为零。于是满足相位平衡条件。对此,可进一步作定量分析,由图Z0821(a)得:
为调节频率方便,通常取
R1
= R2
= R,C1
= C2
= C,如果令
ω0=1/
RC,则上式简化为:
可见,
RC串并联反馈网络的反馈系数是频率的函数。由式GS0821可画出的幅频和相频特性,如图Z0822所示。由图可以看出:
当
时,
的模最大,且|
| = 1/3 ,
φF=0;当
f大于
f0时,|
|都减小,且
φF≠0 。这就表明
RC串并联网络具有选频特性。因此图Z0820电路满足振荡的相位平衡条件。如果同时满足振荡的幅度平衡条件,就可产生自激振荡。振荡频率为:
一般两级阻容耦合放大器的电压增益
Au远大于3,如果利用晶体管的非线性兼作稳幅环节,放大器件的工作范围将超出线性区,使振荡波形产生严重失真。为了改善振荡波形,实用电路中常引进负反馈作稳幅环节。图
Z0820中电阻
Rf 和
Re引入电压串联深度负反馈。这不仅使波形改善、稳定性提高,还使电路的输入电阻增加和输出电阻减小,同时减小了放大电路对选频网络的影响,增强了振荡电路的负载能力。通常
Rf 用负温度系数的热敏电阻(
Rt)代替,能自动稳定增益。假如某原因使振荡输出
Uo增大,
Rf上的电流增大而温度升高,阻值
Rf 减小,使负反馈增强,放大器的增益下降,从而起到稳幅的作用。
从图Z0820可以看出,
RC串并联网络和
Rf、Re,正好组成四臂电桥,放大电路输入端和输出端分别接到电桥的两对角线上,因此称为文氏电桥振荡器。
目前广泛采用集成运算放大器代替图Z0820中的两级放大电路来构成
RC桥式振荡器。图Z0823是它的基本电路。
文氏电桥振荡器的优点是:不仅振荡较稳定,波形良好,而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。