韦恩电桥振荡器

韦恩电桥振荡器是属于弦波式振荡器的一种，振荡的基本机制不是靠RC充放电的方式，而是利用正反馈的方式，当满足静反馈率β=β+ - β－以及增益A之乘积(βA)为1，而且反馈信号角度为时，电路维持等幅振荡；若βA>1则会成为增幅振荡，会导致部分波形失真；若βA


图1 韦恩电桥振荡器电路图
图 1为以OP Amp完成之韦恩电桥振荡器之电路，电路之反馈有正反馈β+及负反馈β-。正反馈之部份
β+=

；Z1=R1+

；Z2=

，
将Z1、Z2代入得β+=

，通分化简后
得:


式1
在(式1)式中分母之前3项为实数部份，后两项为虚数部分，欲令正反馈为其虚数部分应为0，
故

=0……………(式1)将(式1)式化简后得，


设ω=2πfO，则振荡频率fO=

………(式3)
从(式1)式可以推导出振荡频率fO之公式。至于振荡频率静反馈βA≥ 1的计算可参考图1负反馈β-=

。图1中，设R1=R2=R，C1=C2=C，将之带入(式3)式可得fO=

。韦恩电桥振荡器之fO有2π之系数。在R1=R2=R，C1=C2=C时，将其数值代入(式1)式中得β+=

，设β静反馈为β+－β-=

。在欲满足起振条件βA≥1，A为OP Amp之开路增益极接近于无限大，即βA≥1⇒

；

，即

，或是R3≥ 2R4。一般情况下调整至R3稍大于R4，即βA>1，保证让电路可以振荡

图2具振幅控制限制器之韦恩电桥振荡器
图1的韦恩电桥振荡器，电路虽然简单，但震荡输出波形VO之振幅较不稳定，原因是βA>1，即调整R3电阻可以达到此条件。但此条件一达到可以振荡但亦有失真之输出波形VO，不是正半周就是负半周会有失真。若欲维持βA=1之条件是非常困难，在电源变化或温度变化下欲维持持续振荡是很不能的。
图2加上D1及D2两只二极管及相关的电阻R5、R6及R7、R8，其目的在于当VO在振幅很小，D1及D2不导电时，调整VR1至适当值，令(β+－β-)A>0，保证电路起振；在VO振幅较大时，D1及D2导电，负反馈β-增加，使(β+－β-)AO波形不至升到失真之情况。 D1及D2导电情形如下：
D1导电之条件为V-大于VA，即VA由重叠定理

(式4)

， ………………(式5)


或相移后得

或VOO振幅比-7.2V更负时，负反馈增加，达减幅振荡之情形。同理在VO振幅比7.2V更正时D2导电，负反馈益增加βAO丨1，强制使电路振荡。到丨VO丨>7.2V时，βAO无失真，故图2电路为实用化之韦恩电桥振荡器。