文氏電橋振蕩電路設(shè)計(jì)

文氏電橋振蕩電路

文氏電橋滿足放大器增益條件使得電路自激來產(chǎn)生需要頻率的電路，是一種無需外加激勵(lì)而能產(chǎn)生1Hz～1MHz范圍內(nèi)的正弦波電路。

起振條件：

總增益>1;

幅度平衡條件：總增益=1;A是倍數(shù)增益，反饋的是B倍。也就是αxβ=1;

相位平衡條件：核心思想就是輸入輸出沒有相位差，放大電路的移相+反饋網(wǎng)絡(luò)的移相=2πn(n=0，1，…)。

文氏電橋基本電路如下圖所示：放大器的虛短虛斷的原理，所以可以把該電路看作一個(gè)電橋。

放大的信號(hào)到底從何而來?

初始時(shí)，電路中僅存在微弱的頻譜分布很廣的雜波信號(hào)其中也包括f=1/(2πRC)這樣一個(gè)頻率成分，R1=R2，C1=C2。由于放大倍數(shù)較小，此時(shí)電路尚未滿足自激振蕩的條件。

微弱信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，通過R1、R2、C1和C2組成的正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，使得輸出信號(hào)的幅度越來越大，即振蕩產(chǎn)生。R1和C1組成高通濾波器，R2和C2組成低通濾波器，這樣組成帶通網(wǎng)絡(luò)，選出目標(biāo)頻帶信號(hào)。

觀察到正弦信號(hào)并非是從一開始就輸出，而是經(jīng)歷了一個(gè)從無到有，從小到大的漸變過程。Uo與Ui的幅值之比為3。公式里的VF是Vi。根據(jù)阻抗串并聯(lián)公式計(jì)算阻抗，電容的阻抗計(jì)算公式為1/jwc。

當(dāng)f=f0時(shí)，傳輸系數(shù)最大，且相移為0，即Fmax=1/3，φF=0。RC混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。對(duì)頻率f0而言，為了滿足振幅平衡條件αxβ=1，要求放大器α=3。為滿足相位平衡條件φA+φF=2nπ，要求電路為同相放大器。

穩(wěn)幅：利用圖中兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管D1、D2，其正向電阻的非線性特性實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸出信號(hào)較小時(shí)，二極管截止;隨著振蕩信號(hào)振幅的不斷增大，二極管在交替出現(xiàn)的輸出波形峰值處導(dǎo)通。為了保證輸出波形正負(fù)半周對(duì)稱，D1、D2需采用特性匹配的硅管(溫度穩(wěn)定性好)。

文氏電橋振蕩器在滿足振蕩條件時(shí)輸出就一定是正弦波嗎?若繼續(xù)增大Rp，由于放大倍數(shù)過大，則造成輸出波形失真，如下圖所示。因此一定要調(diào)整好電路參數(shù)。

工作經(jīng)驗(yàn)：

射頻板設(shè)計(jì)過程中的小知識(shí)：原理圖，某些端口處應(yīng)當(dāng)加π衰，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，減小波在線路中的折反射。

電源模塊+去耦電容。

一般來說芯片沒用的NC端口可以接地，部分網(wǎng)上資料也談到不用的NC端口接地更好。但部分芯片他的NC接口是不能接地的，接地會(huì)影響芯片性能。

PCB：射頻信號(hào)打一排地孔，在一定程度可以防止信號(hào)輻射出去也可以防止其他信號(hào)耦合進(jìn)來，可以理解為形成類似同軸線纜傳輸。

射頻部分盡量布在正面，電源及控制走中間層或底層。電源模塊最好設(shè)計(jì)一個(gè)過電壓保護(hù)，防止電壓接返等誤操作導(dǎo)致LOD等損壞。

射頻地和電源地最好分開。

射頻器件最好放正面，正面實(shí)在放不下可以將不怎么調(diào)、換的器件放背面，不然像調(diào)試的π衰等器件放背面后期根本調(diào)不了。