可调文氏电桥的频率与开关信号：时间冻结

今天看到B站视频后面朋友的一个留言，他建议，测试前面开关文氏正弦震荡电路中的开关频率，如果当开关频率降低，接近文氏振荡器的震荡频率，是否会出现更加新奇的现象呢。测试不同占空比对应的输出信号的幅度，还是随着占空比的增加，输出信号幅度增加。说实在的，在这一块儿做了很多的尝试，调节可变电阻，始终无法改变输出幅度呈现单调上升的这个特点。文降低了文氏电桥振荡电路中模拟开关的频率，

卓晴

1298人浏览 · 2025-01-06 14:59:01

卓晴 · 2025-01-06 14:59:01 发布

冻结时间

AD\Test\2025\January\TestWienBridgeSwitch.PcbDoc

01 可调文氏振荡器

一、前言

今天看到B站视频后面朋友的一个留言，他建议，降低前面开关文氏正弦震荡电路中的开关频率，如果当开关频率降低，接近文氏振荡器的震荡频率，是否会出现更加新奇的现象呢。他的建议也激起了我的好奇心。下面就重新制作电路测试一下低频开关下的文氏震荡器。

G6M1736146656_1920_1080.MP4|_-6

二、电路设计

在原来的测试电路的基础上，增加了一个微调电阻，用于匹配文氏电桥中的两个电阻。铺设单面PCB，一分钟之后得到测试电路板。下面对它进行焊接测试。

G5M1736138225_1920_1080.MP4|_-5
焊接电路，给电路施加正负5V的工作电源。调整可变电阻器，使得电路在高频和低频下，都能够输出比较大的正弦波信号。

G3M1736142667_1920_1080.MP4|_-3

三、测量结果

测试不同占空比对应的输出信号的幅度，还是随着占空比的增加，输出信号幅度增加。说实在的，在这一块儿做了很多的尝试，调节可变电阻，始终无法改变输出幅度呈现单调上升的这个特点。
G2M1736144861_1920_1080.MP4|_-2

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2025-01-01
#
# Note:
#============================================================
from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *
dm3068open()
#f = dm3068freq()
dg1062open(3)
ddim = linspace(10, 99, 99)
vdim = []
fdim = []
for d in ddim:
    dg1062duty(2, d)
    time.sleep(5)
#    f = dm3068freq()
#    fdim.append(f)
    v = dm3068vac()
    vdim.append(v)
    tspsave("dutyfrq", ddim=ddim, vdim=vdim, fdim=fdim)
    printff(d, v)
plt.plot(ddim, vdim, lw=3)
plt.xlabel("Duty(%)", color="steelblue", fontsize=16)
plt.ylabel("Voltage(V)", color="steelblue", fontsize=16)
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================

▲ 图1.3.1 不同的占空比与输出信号的幅度

▲ 图1.3.1 不同的占空比与输出信号的幅度

ddim=[10.0000,10.9082,11.8163,12.7245,13.6327,14.5408,15.4490,16.3571,17.2653,18.1735,19.0816,19.9898,20.8980,21.8061,22.7143,23.6224,24.5306,25.4388,26.3469,27.2551,28.1633,29.0714,29.9796,30.8878,31.7959,32.7041,33.6122,34.5204,35.4286,36.3367,37.2449,38.1531,39.0612,39.9694,40.8776,41.7857,42.6939,43.6020,44.5102,45.4184,46.3265,47.2347,48.1429,49.0510,49.9592,50.8673,51.7755,52.6837,53.5918,54.5000,55.4082,56.3163,57.2245,58.1327,59.0408,59.9490,60.8571,61.7653,62.6735,63.5816,64.4898,65.3980,66.3061,67.2143,68.1224,69.0306,69.9388,70.8469,71.7551,72.6633,73.5714,74.4796,75.3878,76.2959,77.2041,78.1122,79.0204,79.9286,80.8367,81.7449,82.6531,83.5612,84.4694,85.3776,86.2857,87.1939,88.1020,89.0102,89.9184,90.8265,91.7347,92.6429,93.5510,94.4592,95.3673,96.2755,97.1837,98.0918,99.0000]
vdim=[1.7072,1.7639,1.8102,1.8481,1.8795,1.9061,1.9287,1.9480,1.9652,1.9811,1.9948,2.0071,2.0180,2.0278,2.0367,2.0453,2.0531,2.0600,2.0663,2.0722,2.0775,2.0831,2.0881,2.0926,2.0967,2.1006,2.1040,2.1080,2.1115,2.1147,2.1175,2.1203,2.1228,2.1256,2.1281,2.1305,2.1326,2.1347,2.1366,2.1387,2.1408,2.1425,2.1443,2.1458,2.1473,2.1489,2.1508,2.1520,2.1534,2.1546,2.1558,2.1571,2.1585,2.1597,2.1608,2.1618,2.1627,2.1638,2.1649,2.1660,2.1670,2.1679,2.1687,2.1695,2.1705,2.1714,2.1723,2.1729,2.1736,2.1742,2.1751,2.1759,2.1765,2.1772,2.1778,2.1783,2.1791,2.1798,2.1804,2.1809,2.1814,2.1818,2.1825,2.1831,2.1836,2.1841,2.1846,2.1850,2.1856,2.1861,2.1866,2.1870,2.1874,2.1879,2.1886,2.1896,2.1912,2.1950,2.2053]

四、降低开关频率

观察一下，降低模拟开关频率对震荡波行的影响。一开始所使用的模拟开关频率为 100kHz。占空比为50%。文氏正弦震荡信号的频率大约76Hz。将模拟开关频率降低到10kHz，看不出震荡信号有什么异常。输出信号的正弦波非常纯净，频率也没有改变。将模拟开关的频率降低到1kHz。此时，能够明显看到模拟开关给震荡输出信号波形带来的影响。模拟开关震荡频率降低到500Hz，开关对震荡信号波形影响更加明显。将模拟开关频率降低到200Hz，输出信号变形很大了。不过，此时可以观察到，模拟开关的作用是将原来震荡信号进行了冻结。通过观察可以发现，当模拟开关控制信号为高电平，此时输出信号中具有正弦信号的波形。当模拟开关控制信号为低电平，对应的输出信号为一个常量，似乎振荡器被冻结。这是将模拟开关信号调整到 76Hz，也就是与震荡信号的频率保持一致。此时可以更加明显的看到，文氏振荡电路每震荡一个周期，就被冻结一个周期。将模拟开关频率降低到 38Hz，此时震荡信号震荡两个周期，便停止两个周期。
G7M1736145812_1920_1080.MP4|_-7

▲ 图1.4.1 模拟开关频率为10kHz，占空比为50% 对应的输出