文氏橋電路實驗的改進

吳先明

【摘 要】文氏橋電路實驗是一個經典的模擬電路實驗。本文對文氏橋電路進行了改進，并采用Multisim軟件對其進行了電路仿真，當電路接線性電阻時，該電路能產生正弦波信號，當電路接憶阻器時，該電路產生一種新的非正弦信號。它既可完成模擬電路實驗，又可探索新的物理現象。

【關鍵詞】文氏電路;multisim仿真軟件;憶阻器

中圖分類號： O415.5;TN75 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）14-0066-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.030

【Abstract】The Wien-bridge circuit is a traditional analog circuit experiment. It is modified，and it was simulated by Multisim.When switch is connected with resistor，it can generate sine signal.When switch is connected with memristor，it can generate a new signal，but it is not sine signal.The analog circuit experiment not only was performed，but also a new physical phenomenon was explored.

【Key words】Wien-bridge;Multisim software;Memristor

0 引言

文氏橋實驗是模擬電路實驗中的一個經典電路，并給出了振蕩條件和正弦波的頻率，由于其電路簡單而深受學者們廣泛研究。文獻[1]從理論上分析的文氏橋電路，給出了5種狀態;文獻[2]研究了文氏橋輸出的信號從起振到飽和的過程，使實驗研究內容更全面;文獻[3]提出了把文氏橋電路與電子琴電路相結合作為一個實驗內容，增加了文氏橋電路實驗的內容;文獻[4-5]的文氏電路產生了一種新的簇發現象。本文對文氏橋電路進行修改，在電路中采用開關分別接電阻和憶阻器，并調節電位器使電路分別產生正弦波信號和新的物理現象。這樣，既讓學生熟悉電路，又激發學生學習興趣。

1 實驗電路描述與分析

經典的文氏電路如圖1所示，它由放大電路、正反饋網絡、選頻網絡和穩幅環節四部分組成。

文獻[5]對文氏橋電路進行了改進，其電路如圖2所示。

本文在圖1和圖2的基礎上，通過開關分別接電阻和憶阻器，調節電位器來使電路產生兩種物理現象，其電路如圖3所示。

在圖3電路中，電阻R2=10kΩ，R3=2kΩ，R4=6kΩ，電容C1=10nF，C2=10nF，電感L=20mH，當開關K接電阻R2時，并調節R1，使R1=19.2kΩ，對圖3進行電路仿真，其仿真結果如圖4、圖5和圖6所示。

從圖4可知，文氏電路的起振時間約為128ms，從圖5可知，其電路的頻率為1.14kHz，從圖6可知，v2與v1的頻率相同。

當開關K接憶阻器時，調節R1，并使R1=2kΩ，對圖3中的憶阻器進行電路仿真，其結果如圖7所示，對圖3中的v1，v2，v3節點進行電路仿真，其結果如圖8、圖9、圖10和圖11所示。

從圖7可知，憶阻器的伏安特性與電阻的伏安特性不同，從圖8、圖9、圖10和圖11可知，憶阻器代替電阻后，該電路產生了新的物理現象，它與正弦波信號不同，也與文獻[4-5]的物理現象不同。

2 結論

本文對模擬電路實驗中的文氏橋電路進行了改進，并使用Multisim對其進行了仿真實驗，當電路接線性電阻電路時，該電路能產生正弦波信號;當電路接阻憶電路時，該電路能產生一種新的非正弦波信號。進而增強學生學習模擬電路實驗的興趣，激發學生創新思維，增強學生動手能力。

【參考文獻】

[1]徐文鏘.RC文氏橋式振蕩器分析. 電子學報，1980， （1）： 88-90.

[2]劉恒，張易晨，孫晉，劉建成.文氏橋振蕩電路行為仿真及實驗分析.實驗技術與管理，2018，35（6）：122-125.

[3]包濤，周德云，林華杰.文氏電橋振蕩實驗仿真教學設計. 實驗室研究與探索，2018，37（9）：202-205.

[4]徐權，張琴玲，史國棟.文氏橋振蕩器的簇發現分析及實驗驗證.電氣電子教學學報，2016，38（5）：46-48.

[5]Bao B.C.，Wu P.Y.，Bao H.，Wu H.G.，Zhang X.，Chen M. Symmetric periodic bursting behavior and bifurcation mechanism in a third-order memristive diode bridge-based oscillator.Chaos Solitons and Fractals，2018，（109）：146-153.