文氏桥原理

Question

如果把图中的R2和R1去了，能发生自激吗？为什么？它们在这里的作用是什么？

在频率为某个值时，文氏桥的阻值为一个定值且最小，这里所说的阻值是R2和C2并联的阻值还是 R2和C2并再与R1和C1串联的阻值呢？

Answer 1

　　文氏桥如图所示：

　　文氏桥振荡电路由两部分组成：即放大电路和选频网络。

　　由集成运放组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入电阻高、输出电阻低的特点。

　　由Z1、Z2组成，同时兼作正反馈网络，称为RC串并联网络。由图可知，Z1、Z2和Rf、R3正好构成一个电桥的四个臂，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端。

　　由于Z1、Z2和R3、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。

　　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，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。
　　文氏桥振荡器的优点是：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。

Answer 2

RC振荡电路可以可以产生特定频率的正弦波，这在很多数字系统中用来产生时钟信号，最大的优点就是成本低，而且在低频时，他的体积优势也很明显，LC振荡电路在低频是体积和成本都是问题。之前看过很多次资料一直不太理解这个振荡器的工作原理，今天又找到一点资料，顿时理解了一些，不过也只能算是基本了解了原理吧~

上图就是文氏桥振荡电路的原理图，在一个运放上，分别有正反馈和负反馈，正反馈为一个RC串并联选频网络，这也就是这个电路能产生特定频率波形的原因，因此先分析选频网络

图a为RC串并联选频网络，左端输入，右端输出。当输入信号的频率足够低的时候，可以将该网络等效为中图（频率小，电容容抗远大于电阻），输出超前于输入，如果频率趋近于0，输出将为趋近于0，相位超前趋近于90°，当输入信号足够大的时候，网络等效为右图（频率大，电容容抗远小于电阻），输出将滞后于输入，如果频率趋近于无穷大，输出趋近于0，相位滞后趋近于90°。两种情况下，信号都有衰减

对这样一个网络，输出的相位总是在滞后90°和超前90°之前徘徊，那么显然，总存在一个频率，使得输出和输入同相位，而且此时信号衰减最低，为三分之一，下图为网络的幅频特性和相频特性

如图，当频率在f0左右时，信号衰减小，而偏移这个频率的，衰减严重。

f0=1/2πRC

对选频网络的仿真

此时频率大于f0，很明显，输出的衰减已经超过1/3，而且相位滞后

现在再看文氏桥振荡电路，负反馈上的反馈系数为1+Rf/R1，而正反馈系数就为该选频网络的衰减系数。
在这个运放没有输入信号的时候，会有很多干扰，这个干扰先被放大为1+Rf/R1倍，如果某个干扰的频率正好为f0时，他正好又会被衰减为1/3 ，所以设定 1+Rf/R1=3，这样该信号就会被还原，而其他频率的信号经过这个过程后会被衰减，被抑制，这样，就选出了一个特定频率的干扰来放大，便得到了需要的正弦波。
在实际中，应当适当增大Rf，是负反馈系数大于3，让振荡器能起振，然而，这样的后果便是这个波形不断放大，最后让运放饱和，得到的波形就会失真，成了一个削去顶部的正弦波，这是不允许的，所以便在Rf上并联一个调节电路，使得负反馈系数不停在3左右跳动，让波形稳定在一个满意的范围

如图为仿真电路图，这个R2和R5我取了很久，才让电路输出一个5v的正弦波，本来20k的R2已经变成了31k，不知道这样是不是规范，反正仿真已经能出来波形了，实际中能不能行有待考证，不过也就是调节这几个电阻罢了。

如图，可以看到探针上显示的频率为1.58KHz，这个值正好等于1/2*π*R*C。

Answer 3

RC振荡电路可以可以产生特定频率的正弦波，这在很多数字系统中用来产生时钟信号，最大的优点就是成本低，而且在低频时，他的体积优势也很明显，LC振荡电路在低频是体积和成本都是问题。之前看过很多次资料一直不太理解这个振荡器的工作原理，今天又找到一点资料，顿时理解了一些，不过也只能算是基本了解了原理吧~

上图就是文氏桥振荡电路的原理图，在一个运放上，分别有正反馈和负反馈，正反馈为一个RC串并联选频网络，这也就是这个电路能产生特定频率波形的原因，因此先分析选频网络

图a为RC串并联选频网络，左端输入，右端输出。当输入信号的频率足够低的时候，可以将该网络等效为中图（频率小，电容容抗远大于电阻），输出超前于输入，如果频率趋近于0，输出将为趋近于0，相位超前趋近于90°，当输入信号足够大的时候，网络等效为右图（频率大，电容容抗远小于电阻），输出将滞后于输入，如果频率趋近于无穷大，输出趋近于0，相位滞后趋近于90°。两种情况下，信号都有衰减

对这样一个网络，输出的相位总是在滞后90°和超前90°之前徘徊，那么显然，总存在一个频率，使得输出和输入同相位，而且此时信号衰减最低，为三分之一，下图为网络的幅频特性和相频特性

如图，当频率在f0左右时，信号衰减小，而偏移这个频率的，衰减严重。

f0=1/2πRC

对选频网络的仿真

此时频率大于f0，很明显，输出的衰减已经超过1/3，而且相位滞后

现在再看文氏桥振荡电路，负反馈上的反馈系数为1+Rf/R1，而正反馈系数就为该选频网络的衰减系数。

在这个运放没有输入信号的时候，会有很多干扰，这个干扰先被放大为1+Rf/R1倍，如果某个干扰的频率正好为f0时，他正好又会被衰减为1/3 ，所以设定 1+Rf/R1=3，这样该信号就会被还原，而其他频率的信号经过这个过程后会被衰减，被抑制，这样，就选出了一个特定频率的干扰来放大，便得到了需要的正弦波。

在实际中，应当适当增大Rf，是负反馈系数大于3，让振荡器能起振，然而，这样的后果便是这个波形不断放大，最后让运放饱和，得到的波形就会失真，成了一个削去顶部的正弦波，这是不允许的，所以便在Rf上并联一个调节电路，使得负反馈系数不停在3左右跳动，让波形稳定在一个满意的范围

如图为仿真电路图，这个R2和R5我取了很久，才让电路输出一个5v的正弦波，本来20k的R2已经变成了31k，不知道这样是不是规范，反正仿真已经能出来波形了，实际中能不能行有待考证，不过也就是调节这几个电阻罢了。

如图，可以看到探针上显示的频率为1.58KHz，这个值正好等于1/2*π*R*C。本回答被提问者和网友采纳