文氏桥振荡器的工作机理

登录 · 发表于 2020-10-18 09:00

翻查了好多资料，发现几乎没有书籍能把这个电路的工作机理说清楚的，大多数书籍都是推导一下这个电路巴克豪森判据的结果，得出振荡频率和起振条件，或者Q值灵敏度等。

下面使用一下别人画好的原理图，来详细说明一些比较隐蔽的物理机制问题。

思考问题1：如上图所示，描述这个电路的正弦波纯度，用了【超纯】二字，请问这个超纯是如何实现的？？？

思考问题2：这种文氏桥振荡器，工作频率范围一般是2Hz~~2MHz，下限2Hz是由什么因素决定的？？？

能搞清楚上面两个问题，才能算真正的理解这种振荡器的巧妙之处。

发表于 2020-10-18 16:31

king5555 发表于 2020-10-18 13:07
利用灯泡等效电阻某区域，达到稳幅，原理略之不谈。
频率范围受限于，运放的寄生电容(f高不了)，以及运放输 ...

你跟喝多了一样，又开始忽悠我了。

你这前言不搭后语的，你自己还能看懂自己说的话？

发表于 2020-10-18 16:54

热惰性不忽悠

发表于 2020-10-18 18:06

要用比较器电路结构分析。

发表于 2020-10-19 10:59

网上看专家讲文氏振荡电路，列了不少公式，最后说电路的放大倍数约等于3，而且抄来抄去的基本如此说。他们连电路为什么叫"文氏"都忘了。

登录 · 发表于 2020-10-20 13:46

captzs 发表于 2020-10-19 10:59
网上看专家讲文氏振荡电路，列了不少公式，最后说电路的放大倍数约等于3，而且抄来抄去的基本如此说。他们 ...

我来发些与现有分析不同的声音。

下面先发满足振荡判据的S'21仿真图，再发完整电路下的节点阻抗仿真图（重点）。

这里，Zp33=-4321+j4395, Zp44=-0.00057-j0.028（约等于0）
输出节点阻抗 Zp44 可以忽略（等效为输出节点接有理想电压源），正反馈输入端节点阻抗 Zp33 为负阻和感抗。
Zp33 节点阻抗说明此处节点电压不可能与输出电压同相，因此也不可能与负反馈输入端电压同相。

这说明现有对应的“同相”理论分析需要重新考虑。

要吃透电路原理，分析需要说明：振荡是怎么产生的，正负波形是怎么翻转的。

发表于 2020-10-20 15:09

本帖最后由 captzs 于 2020-10-20 15:12 编辑

jz0095 发表于 2020-10-20 13:46
我来发些与现有分析不同的声音。

下面先发满足振荡判据的S'21仿真图，再发完整电路下的节点阻抗仿真图 ...

的确，鬼佬的好东西，我们不拿来用，是笨蛋；而不加分析照抄作业也是笨蛋。我最欣赏有自己的见解。不过，我只能基于我的水平分析，达不到您的水准。 Rf/Re+1是同比例运算电路放大倍数计算式，基于理想运放线性放大，将它套在比较器电路结构的文氏桥就错了。前者Vi从运放+端输入是因，放大后输出Vo是果。后者运放的输出端电压是因，分两路经桥臂是果，-端一路两个电阻的比值约2:1，所以就以为电路放大倍数约等于3。那么，为什么起振条件是Au约等于3，而不少别的呢？弄清楚，就可分析翻转和灯泡的作用。

发表于 2020-10-20 18:50

总感觉这个灯泡的作用没有什么太大影响，没有查到相关灯丝具体的特性曲线数据，按照电路的分析实际通过灯丝的电流应该不超过30mA,灯丝功耗才1/4左右，温度变化能够多大？阻值变化又有多大？而阻值变大电流变小发热也变小，又导致降温电阻变小，这是不是正温度系数与电流负相关抵消了？也就是说负反馈没有理想中的影响力，自己都感觉晕乎乎的了！还请各位大神指正

发表于 2020-10-20 18:56

如果有条件做这个实验的可以对比一下，其它各元件参数不变的情况下，采用灯丝电阻的振荡器，和改为普通固定电阻器的振荡器，其响应时间有多大影响！与仿真出来的差别有多大！

发表于 2020-10-21 07:49

hugewinner 发表于 2020-10-20 18:50
总感觉这个灯泡的作用没有什么太大影响，没有查到相关灯丝具体的特性曲线数据，按照电路的分析实际通过灯丝 ...

我觉得你对灯丝稳幅的原理分析有道理。灯丝阻值的变化还直接影响到电路的增益，这从我的仿真中可以看出。

灯丝温度变化速度相对于振荡周期是慢响应。

我猜想，2Hz低频极限是受到参数配合的影响。我仿真到 0.xHz，仍能够满足振荡判据。

登录 · 发表于 2020-10-21 08:28

本帖最后由 jz0095 于 2020-10-21 08:37 编辑

纸上谈兵，9.9mHz振荡器的仿真，仿真满足振荡判据：|S'21|=1 (0 dB), GD<0。

仿真频率范围：1mHz - 20mHz。软件不能显示如此低频率范围。
元件值：R1=R2=R=15K, C1=C2=C=1100uF, Rf=560, R3=220, R01=1.08, R02=2000

发表于 2020-10-21 09:36

在仿真器这种理想环境下玩，距离实际灯泡特性相比，相差十万七千七百九十九里。

我用激光测距仪量出来的，误差不超过2cm

发表于 2020-10-23 13:15

以Ra/Rb+1=3分析电路的放大倍数，既然要以增益分析，那么，正反馈的增益怎么算？

发表于 2020-10-23 14:47

最近，X大贴出的几个电路，很有启发性。经仿真反复摆弄，可以获得不少东东，有的副产品很有价值。有的解决我很长时间的疑惑。“专家”什么都会，就不以为然。就象这个电路，自以为是者就只能往“增益”钻，还攻击别人。

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