问题

请问这个是什么电路啊?

回答
您好!很高兴能为您解答关于电路的问题。

您提供的图片是一份非常经典的电路图,它描绘了一个 “RC 正弦波振荡器”。

让我为您详细地剖析一下这个电路,让您彻底了解它的工作原理。

核心思想:正反馈与频率选择

振荡器的本质是利用电路产生周期性的、规律变化的信号,最常见的就是正弦波。RC 正弦波振荡器之所以能实现这一点,关键在于两个核心概念:

1. 正反馈 (Positive Feedback): 电路的一部分输出信号被“送回”到输入端,而且送回的信号与输入信号的相位是相同的(或者说,在特定频率下,整体反馈相位是360度或0度)。这种同相的反馈会不断增强信号,使得微小的噪声信号也能被放大到稳定工作的幅度。
2. 频率选择 (Frequency Selection): 振荡器并不能在所有频率上都产生稳定的振荡。特定的电路结构(这里是RC网络)会“偏好”某个或某几个频率,使得只有这些频率的信号能够通过并得到增强,最终形成稳定的输出。

电路组成部分详解

我们来逐一看看这个电路图中的关键元素:

放大器 (Amplifier):
在您的图示中,通常会用一个方框表示,里面会有“A”或者其他的标记。在实际电路中,这可以是一个晶体管(如BJT或MOSFET)构成的单级或多级放大器,也可以是运算放大器(Opamp)构成的同相或反相放大器。
作用: 放大器的主要功能是提供信号的增益,补偿RC网络损耗的信号能量,并提供足够的能量来克服电路中的各种损耗,维持振荡。
关键特性: 放大器的增益(放大倍数)需要足够大,但又不能过大。如果增益太小,信号可能无法被放大到足以克服损耗;如果增益太大,电路可能会产生失真,甚至进入非线性工作区,导致振荡波形不再是纯净的正弦波。

RC 网络 (RC Network):
这是电路的“心脏”,它负责选择振荡的频率。您的图示中,通常会看到由电阻 (R) 和电容 (C) 组成的串并联组合,连接在放大器的输出和输入之间。
常见的RC网络结构:
移相振荡器 (PhaseShift Oscillator): 最经典的一种,通常由三个或更多 RC 串联或 RCRL 组合构成。每一个 RC 环节都会对信号产生一定的相位延迟。当信号经过足够多的 RC 环节后,总的相位延迟达到 180 度。由于放大器本身也会产生一个 180 度的相位反转(例如,反相放大器),那么整个闭环反馈信号的相位就变成了 180 (RC网络) + 180 (放大器) = 360 度,形成了正反馈。
维恩电桥振荡器 (Wien Bridge Oscillator): 这种振荡器使用一个 RC 串联支路和一个 RC 并联支路构成一个电桥。在特定的频率下,这个电桥会产生零相移,并且增益最大。这使得在那个频率上的信号能够得到最有效的反馈。
频率决定: RC网络的阻值 (R) 和容值 (C) 直接决定了振荡器产生的频率。频率与 R 和 C 的乘积(时间常数)成反比。调整 R 或 C 的值,就可以改变振荡频率。

反馈路径 (Feedback Path):
这是连接放大器输出到 RC 网络,再从 RC 网络回到放大器输入的部分。
作用: 将放大器输出的部分信号以特定的相位关系反馈到输入端。

工作原理的“自启动”与稳定

1. 自启动: 任何电子电路中都存在微小的噪声,这些噪声包含各种频率的信号。当电路接通电源时,这些噪声信号会被放大器放大。
2. 频率选择: RC 网络只允许特定频率范围内的信号通过,并对这些频率的信号产生特定的相位延迟。
3. 正反馈形成: 当信号通过 RC 网络反馈到放大器输入端时,如果该频率的信号经过 RC 网络和放大器后,其相位与原始信号的相位一致(整体 360 度),那么这个频率的信号就会被不断地放大。
4. 振荡产生: 随着信号的不断放大,它会逐渐覆盖掉噪声,最终形成一个稳定幅度的正弦波输出。
5. 幅度稳定: 振荡器的幅度并不是无限增长的。当信号幅度增大到一定程度时,放大器会进入其非线性区域(饱和或截止),导致增益下降。这种增益的下降会限制信号的继续增长,从而使振荡幅度趋于稳定。有些振荡器还会引入额外的电路(如二极管、稳压管、场效应管的栅漏特性等)来更精确地稳定输出幅度。

总结一下,这个 RC 正弦波振荡器就像一个“声音的回声室”:

放大器 是一个“扩音器”,能把声音(信号)放大。
RC 网络 是一个“声音处理器”,它会“过滤”掉大部分声音,只留下某种特定“音调”(频率),并且让这个音调以一种特定的方式(相位)“传播”回来。
当这个“特定音调”被放大器放大后,又通过“声音处理器”以相同的“音调”和“传播方式”传回输入端时,它就会不断地“循环”、“共鸣”,最终形成持续不断的、只有这个“特定音调”的声音(正弦波信号)。

为什么会选择RC振荡器?

RC振荡器之所以受欢迎,是因为:

结构简单: 相对于LC振荡器,它不需要电感(电感通常体积较大、成本较高且不易制作高品质的),而电阻和电容是更普遍、更易得的元件。
频率可调性好: 通过改变电阻或电容的值,可以方便地调整振荡频率,尤其适合制作低频振荡器。
成本低: 元件成本较低。

可能您看到的具体图示,是哪种类型的 RC 振荡器呢?

如果是移相振荡器: 您可能会看到放大器的输出连接到一个 RC 串联环节,这个环节再连接到下一个 RC 环节,以此类推,最终输出端连接到放大器的输入端。
如果是维恩电桥振荡器: 您可能会看到一个“桥”的结构,其中包含电阻和电容的串并联组合。

希望这个详细的解释能帮助您彻底理解这个 RC 正弦波振荡器!如果您能提供具体的图示,我可以更准确地告诉您它是哪种类型的 RC 振荡器。

网友意见

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我用意念感觉了一下……

这是一个方波产生电路,占空比可由可调变阻器调整。

运放用成比较器

运放输出分压后接到正输入端实现迟滞功能

负输入端RC常数定义输出波形正负脉宽

充电相和放电相的R是不同的,由可调变阻器控制

接在输出端的背靠背稳压管对输出波形进行钳位

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