文档介绍：正弦波发生器的仿真研究
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由文氏电桥构成的正弦波发生器简介
文氏电桥是利用RC串并联实现的振荡电路，又称文氏电桥振荡电路，是使用最广泛的RC振荡电路之一。文个中间频率，此时输出量不为0，并且输出量与反馈量同相。
实际上在模拟电子电路的学习中我们知道，电路引入了正反馈。下面就具体来求解此振荡频率。
由电路本身的结构特点，我们可以得到反馈系数F为：
整理可得
我们设电路的信号频率为f，则将特征频率代入F的表达式，可以得到
。
为了使反馈的量足够大，要求F的模尽可能大，由上面的关系式不难得到，当时，F的模有最大值为
同时，为了能够起振，又要求电路的电压放大倍数A与反馈系数F之间满足关系
这就要求
整理得到
。
也就是说，该振荡电路的起振条件是。事实上，应略大于这个值电路才能起振。后面我们将通过仿真验证这个结论。
（2）对于同相输入端和输出端波形的理论分析
当电路产生正弦振荡时，按图4进行研究。
图4 由文桥选频电路和放大器组成正弦波发生器的电路原理图
设运算放大器输出电压为最大值，同相输入端电压最大值为，那么由前面的分析有
在波形不失真或失真不严重的情况下，同相输入端电压应与输出电压同相，且同相输入端电压的幅值应为输出端电压的三分之一。但是，如果的阻值远大于30kΩ，那么振荡会快速增长，使放大电路工作到非线性区域，输出波形会产生较严重的失真，而失真条件下输出电压与反馈电压的关系式将不再成立。
同时，由于在反馈网络中并没有加入限幅的环节，在运算放大器理想的情况下，输出电压的幅值将会是无穷大。实际电路中运算放大器有一个最大输出电压，输出电压的幅值最高只会达到运放的最大输出电压。
后面我们将会利用Multisim进行仿真对以上的理论分析进行验证。
（3）对于加入非线性环节的正弦发生器的理论分析
通过查阅资料，我们知道通常选A > 3以满足振荡电路的起振条件，但若A选得过大，由于振荡幅度最后受到放大管非线性特性的影响，波形会产生明显的失真。另外，由于环境温度和元件老化等影响，放大电路的放大倍数也要发生变化,这些都会直接影响振荡电路输出波形。为了改善输出波形,有必要在放大电路中另行引入负反馈，可以将热敏元件，二极管,场效应管等一类非线性元件接入负反馈网络中，籍以调整负反馈深度，以达到稳幅的目的。
当在电路中加入由二极管构成的非线性环节时，由于非线性结构的影响，二极管在电路中起调幅作用。具体来说，振荡输出电压信号过零时，二极管上的电压很小，电阻很大，使负反馈最弱，于是整体上正反馈最强，输出信号电压迅速增大。，二极管逐渐导通，负反馈作用逐渐体现并加强，于是输出信号电压增幅减小，配合电位器，振幅得到控制。
对于正反馈网络中的的文氏选频网络来说，选定的频率仍然是不变的，而且在该频率下，同相输入端和输出端仍然满足三分之一的比例关系，即
实际上，利用二极管的非线性自动调节负反馈的强弱来控制输出电压的恒定。在振荡过程中，两个二极管将交替导通和截止，其中一个处于正向导通状态的二极管与并联。由于二极管正向电阻随其两端电压的增大而下降，故电路的负反馈随振幅上升而增强，也就是说运放的闭环放大倍数随振幅增大而下降，直到满足振幅平衡条件为止。这样就容易使得输出电压稳定下来，故会看到比不加二极管时幅值更小
，从而稳定振荡。而且由于其动态电阻的影响，也可以比不加非线性环节时小。
此时如果增大，二极管稳定输出的功能仍然存在。但是由于电路的闭环放大倍数增加，并且对频率不是选频网络确定的其他噪音信号的抑制增强，故电路稳定输出的电压幅值将会增加。
后面我们将通过仿真进行验证。
电路仿真分析
（1）取不同值时，图1所示振荡器输入和输出电压波形分析
根据理论计算，时会产生振荡，将在0~30kΩ之间调节，发现示波器没有波形。
时，振荡发生极慢，最终波形如下：
故为临界值A=≈3，与分析一致。
当继续增大时，起振加快。时，已出现较为明显失真：
时，两个波形失真都很严重：
波形与正弦相比变方，而同向输入端波形上升沿变短，下降沿边长。
与相比很大时，取，波形如下：
波形已接近于方波，与分析一致。
（2）加入非线性环节后振荡器的输入和输出波形分析
仿真电路图如下图所示，选取。
调节到52%时开始起振，波形如下：
A=≈3。
为66%时，波形如下：
出现了较明显失真。
为90%时，波形如下：
波形已接近于方波。
为了分析二极管作用，去掉一个二极管如下：
‘
波形如图：
发现