文氏桥振荡器

定义：Wien Bridge振荡器是一种振荡器，它使用RC网络来生产a正弦波在输出。这些基本上是低频振荡器产生音频和亚音频频率的范围在20hz到20khz。

这振荡器电路使用维恩桥提供所需的相移反馈。它给出了高稳定的振荡频率，且不随电源或温度的变化而变化很大。

它基本上是一个两级放大器，由一个RC桥电路或我们可以说文氏电桥电路。WIEN桥式反馈网络被使用，以使振荡器仅对特定频率的信号敏感。

在这种特定的频率下，维也纳桥获得平衡并提供0⁰的相移。如果没有采用Wien桥反馈，则由于直接耦合，它将导致频率稳定性差。我们使用的Wien桥接电路是一个领先-落后随着网络频率的增加，相移滞后，而随着频率的减少，则导致滞后。

1兆赫兹是该振荡器电路提供的最大输出频率。在电桥电路中，只有当电桥在时，产生的输出才会与输入相一致平衡的条件。

维恩桥振荡器的构造

现在，让我们看看Wien Bridge振荡器的电路图

电路主要由两个晶体管Q组成₁问：₂和维恩桥电路，其中串联RC电路由R₁C₁与由R组成的并行RC电路连接₂C₂。

在低频范围，串联电容C的电抗₁是非常高的，因此它作为开路，导致阻塞输入信号，从而在输出没有信号。

类似地，在更高的频率下，并联电容器C的电抗₂变得非常低，因此行为就像一个短路的输出，这再次导致在输出没有信号。

因此，需要在现在讨论的上述两个条件之间选择频率点，以便我们可以在输出处实现最大值。

谐振频率是多少？

的频率在哪个振荡器提供最大输出被称为谐振频率。让我们用恰当的表达式来理解共振频率

可以写成，

或

通过分离实项和虚项我们可以得到

这个频率被称为谐振频率振荡器。在这个频率下，电路的电抗等于它的电阻，因此，最终的输入和输出之间的相位差将是0⁰，在这种情况下，输出的幅度就变成了最大。除了这个频率之外，桥会在这个频率内余额条件也就是说，反馈电压和输出电压不会保持正确的相位关系。

这里是晶体管Q₁表现为振荡器和放大器，而Q₂表现为逆变器，导致180°的相移。

该电路同时使用了积极的反馈和负面的反馈。通过r提供正反馈₁C₁, R₂C₂晶体管问₁通过分压器R给出负反馈_3.-R.₄到晶体管Q的发射器部分_1.输出的振幅由电阻R稳定_3.和R.₄。因此，所使用的两个晶体管会导致360⁰个相移，从而保证了一个正反馈。负反馈确保在一个频率范围内恒定输出。

放大器电压增益

因此，对于持续振荡，电压增益A必须为等于或大于3的。

负反馈是必要的，使电压增益为3并不困难，但使增益低至3是困难的。

由于运放的开环增益限制，如果不使用特殊的高频运放，就无法实现超过1mhz的频率输出。

现在，采取一个例子我们可以对共振频率有更好的了解。

假设我们具有电阻器r =20kΩ和电容c = 1000pf

所以振荡的频率由：

Wien Bridge振荡器的工作

首先，参照上文电路图。电路中的振荡是通过晶体管Q的基极电流的任意变化来设定的₁这可能是由于噪声或直流电源的任何其他类型的变化。Q的集电极电路₁放大基极电流的变化，但相移180°。然后将此放大的输出送入晶体管Q的基极₂通过中间电容器C.₂。

现在,问₂再次放大信号，在晶体管Q的输出处获得放大和两次相位反相信号₂。因此，输出将与输入电压相位。

Q输出的一部分₂再一次馈电到桥式电路的输入端。前向偏置信号的一部分通过R提供₂产生了正反馈或者我们可以说再生效应以及应用于R的部分₄产生负反馈或退行性效果。

有持续振荡在额定频率下，再生效果略大于退化效果。

两个电容器c₁和c₂我们在电桥电路中使用的是可变空气组电容器。我们可以简单地通过改变C来实现恒定频率₁和c₂同时进行。

Wien桥振荡器的输出波形如下所示 -

优势

• 它提供了一个可变的振荡频率范围，这可以通过改变电容C来实现₁和c₂同时进行。
• 由于电路由两个晶体管组成，系统的总增益高。
• 由于电感不存在于电路中，由外部磁场引起的干扰不会发生。

缺点

• 电路有些复杂，因为它需要两个晶体管和各种其他组件。
• 由于幅度和相移特性，最大频率输出受限或限制。

在振荡器的输出端获得所需信号的最必要条件是使电桥平衡，从而使电压增益等于或大于3。