OpAmp振荡器电路

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

事实上，你会学到更多建立和分析实际电路，让您的测试设备提供“答案”，而不是书本或其他人。要成功进行电路构建练习，请遵循以下步骤：

1. 在电路建造前仔细测量和记录所有元件的值。
2. 画出待分析电路的原理图。
3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
4. 检查电路结构的准确性，将每条导线连接到每个连接点，并在图上逐一验证这些元件。
5. 数学分析电路，解决所有的电压和电流值。
6. 仔细测量所有电压和电流，以验证您分析的准确性。
7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点)，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新计算值和重新测量。

避免使用741型运算放大器，除非你想挑战你的电路设计技能。有更多通用的运放模型，一般可供初学者使用。我推荐LM324用于直流和低频交流电路，TL082用于涉及音频或更高频率的交流项目。

通常，避免过高或过低的电阻值，以避免仪表“负载”造成的测量误差。我建议电阻器的值在1 kΩ和100 kΩ之间。

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

解释什么巴克豪森准则是一个振荡器电路。如果巴克豪森准则低于或远高于1，振荡器电路的性能将受到怎样的影响?

多少度相移反馈电路(原理图中的方框)必须为此引入信号吗反相放大器电路摆动?

为了使这个非反相放大器电路振荡，反馈电路(原理图中的方框)必须向信号引入多少度的相移?

这是一种很常见的opamp振荡器电路，技术上的放松类型:

解释这个电路是如何工作的，以及在A点和b点测得的波形是什么RC时间常数在你的解释。

普通的opamp松弛振荡器设计的一个变化是这样的，这使它具有可变占空比的能力:

解释该电路如何工作，以及电位计雨刮器必须向哪个方向移动以增加占空比（opamp输出在V下饱和的时间越多，在-V下饱和的时间越少）。

双电源或分路电源在opamp电路中非常有用，因为它们允许输出电压高于或低于地电位，以实现真正的交流操作。然而，在某些应用中，使用双电源为运算放大器电路供电可能不实用或价格不合理。在这种情况下，您需要能够弄清楚如何使双电源电路适应单电源操作。

这种挑战的一个很好的例子是熟悉的opamp弛豫振荡器，如下所示：

首先，如果我们简单地消除双电源的负部分，并尝试在单电源(V和接地)上运行电路，确定会发生什么:

然后，修改原理图，使电路将运行与它之前与双电源。

确定这是什么类型的振荡器电路，并写出描述其工作频率的方程:

解释油箱回路（L）的用途₁和C₁)，并写出描述其工作频率的方程:

这种维恩桥振荡器电路对增益的变化非常敏感。注意在这个电路中使用的电位器是“微调器”品种，用螺丝刀而不是用旋钮或其他手控制来调节:

选择电位器的原因是减小电路增益意外变化的可能性。如果你构建这个电路，你会发现电位器设置的微小变化对输出正弦波的质量产生了巨大的影响。如果增益过多，正弦波就会明显失真。增益太少，电路就完全停止振荡!

显然，在任何期望日复一日可靠运行的实际电路中，对微小变化有这样的灵敏度是不好的。解决这个问题的一个方法是增加一个限制网络对于由两个二极管和两个电阻器组成的电路：

有了这个网络，电路增益可以调整到远高于振荡阈值（巴克豪森标准）的水平，而不会像没有限制网络那样出现过度失真。解释为什么限制网络使这成为可能。

这个有趣的opamp电路产生真正的三相正弦电压波形，其中三个是准确的:

有了所有的电阻和电容，你可能已经猜到这是一个相移类型的振荡器电路，你会是正确的。在这里，每个并行RC网络提供60度的滞后相移，与反相放大器配置固有的180度相移相结合，每个opamp级产生120度的移相。

推导出这个振荡器电路的工作频率的公式，知道每个并联RC网络的阻抗将有一个相位角-60^o．同时，确定在电路的哪个位置可以得到三个正弦波。

预测松弛振荡器电路的工作将如何受到下列故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

跨电阻器R的焊桥（短路）₁：

电容器C₁短路故障：

跨电阻器R的焊桥（短路）₂：

电阻R_3.未开放:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

找出至少两种不同的部件故障，这些故障会导致振荡器电路的占空比发生变化:

假设这个LC振荡器停止工作，你怀疑电容或电感失效。怎么检查这两个分量呢没有使用LCR表?

大多数运算放大器没有能力使输出电压轨到轨的摆动。它们中的大多数不会对称地摆动它们的输出电压。也就是说，一个典型的非轨对轨运算放大器可以使一个电源轨电压比另一个更接近;例如，当由15/-15伏特的分路电源供电时，输出在14伏特时为正饱和，在-13.5伏特时为负饱和。

您认为这种非对称输出范围会对以下典型的弛豫振荡器电路产生什么影响？您建议我们如何解决这个问题？

谐振LC振荡器电路对增益的变化非常敏感。注意在这个电路中使用的电位器是“微调器”品种，用螺丝刀而不是用旋钮或其他手控制来调节:

选择电位器的原因是减小电路增益意外变化的可能性。如果你构建这个电路，你会发现电位器设置的微小变化对输出正弦波的质量产生了巨大的影响。如果增益过多，正弦波就会明显失真。增益太少，电路就完全停止振荡!

显然，在任何期望日复一日可靠运行的实际电路中，对微小变化有这样的灵敏度是不好的。解决这个问题的一个方法是增加一个限制网络对于由两个二极管和两个电阻器组成的电路：

有了这个网络，电路增益可以调整到远高于振荡阈值（巴克豪森标准）的水平，而不会像没有限制网络那样出现过度失真。解释为什么限制网络使这成为可能。