運算放大器 RC相移振盪器

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設備與材料

電源供應器 × 1
示波器 × 1
麵包板 × 1
741 × 1
1/4W 電阻 3.3kΩ × 3
1/4W 電阻 33kΩ × 1
1/4W 電阻 820kΩ × 1
可變電阻 500kΩ × 1
陶瓷電容 103 × 3
連接線少許

電路圖

運算放大器 RC相移振盪電路

實體接線圖

運算放大器 RC相移 實體接線圖

示波器接線

運算放大器 RC相移 示波器接線
運算放大器 RC相移 示波器波形

CH1 是輸出波形,CH2是第一節相移的波形,理論上3節相移共180°,1次相移要60°,從示波器圖形看來,一週 360° 約 15 小格,60° = 14.5/6 = 2.41 格,第1節相移約 2小格,移動不到 60° 。

巴克豪生準則 (Barkhausen criterion )

振盪器的回受因數 β,振盪器放大倍率 A ,βA 的大小決定此振盪器是否能工作,βA 有三種情形:

  • βA<1,表示回受後放大增益不足,波形會越來越小,電路產生減幅振盪,最後停止振盪。
  • βA>1,表示回受後放大增益過大,波形會越來越大,電路產生增幅振盪,波幅漸增,最後變形失真產生方波輸出。
  • βA=1,表示回受後放大增益剛好,電路產生不失真的等幅正弦波振盪。

請調整半可變電阻使得電路可以穩定輸出正弦波

βA 小於1
βA 大於1

振盪頻率

當RC相移的3電阻相同,3個電容相同時:
振盪頻率 f = 1 / (2π√6 RC)
f = 1 / ( 2 × π ×√6 × 3.3k × 10*103p ) ( 註:k= 103, p=10-12)
f ≒ 1970Hz
運算放大器放大倍率約 29 倍,可變電阻大小約為 (33k×29-820k)=137kΩ。
(PS:實際接線的過程,使用250kΩ的可變電阻,也無法正常振盪,放大倍率還是太小,最後改用500kΩ可變電阻調整才成功振盪)

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