维恩电桥振荡器



另一种流行的音频频率振荡器是维恩电桥振荡器电路。它之所以被广泛使用,是因为它具有重要的特性。该电路不受**电路波动**和**环境温度**的影响。

这种振荡器的一个主要优点是其频率可以在10Hz到约1MHz的范围内变化,而RC振荡器的频率则不能改变。

结构

维恩电桥振荡器的电路结构如下所示。它是一个带有RC桥式电路的两级放大器。桥式电路的臂为R1C1、R3、R2C2和钨丝灯Lp。电阻R3和灯Lp用于稳定输出幅度。

下图显示了维恩电桥振荡器的电路图。

Wien Bridge Construction

晶体管T1作为振荡器和放大器,而另一个晶体管T2作为反相器。反相器操作提供180o的相移。该电路通过R1C1、C2R2向晶体管T1提供正反馈,并通过分压器向晶体管T2的输入提供负反馈。

振荡频率由桥的串联元件R1C1和并联元件R2C2决定。

$$f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{R_1C_1R_2C_2}}$$

如果R1 = R2且C1 = C2 = C

则:

$$f = \frac{1}{2\pi RC}$$

现在,我们可以简化上述电路如下:

Simplified Wien Bridge

振荡器由两级RC耦合放大器和一个反馈网络组成。R和C并联组合上的电压被馈送到放大器1的输入。两个放大器的净相移为零。

将放大器2的输出连接到放大器1以提供振荡器信号再生的常用方法在这里不适用,因为放大器1会在很宽的频率范围内放大信号,因此直接耦合会导致频率稳定性差。通过添加维恩电桥反馈网络,振荡器对特定频率变得敏感,从而实现了频率稳定性。

工作原理

当电路接通时,桥式电路产生上述频率的振荡。两个晶体管产生总共360o的相移,以确保适当的正反馈。电路中的负反馈确保恒定的输出。这是通过温度敏感的钨丝灯Lp实现的。其电阻随电流增加而增加。

如果输出幅度增加,则产生更多电流,并实现更多负反馈。因此,输出将返回到原始值。而如果输出趋于减小,则会发生相反的动作。

优点

维恩电桥振荡器的优点如下:

  • 该电路提供良好的频率稳定性。

  • 它提供恒定的输出。

  • 电路的操作非常简单。

  • 由于使用了两个晶体管,因此总增益很高。

  • 振荡频率可以轻松改变。

  • 通过用热敏电阻代替R2,可以更精确地保持输出电压的幅度稳定性。

缺点

维恩电桥振荡器的缺点如下:

  • 该电路不能产生非常高的频率。

  • 电路结构需要两个晶体管和许多元件。

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