文氏桥电路实验的改进

吴先明

【摘 要】文氏桥电路实验是一个经典的模拟电路实验。本文对文氏桥电路进行了改进，并采用Multisim软件对其进行了电路仿真，当电路接线性电阻时，该电路能产生正弦波信号，当电路接忆阻器时，该电路产生一种新的非正弦信号。它既可完成模拟电路实验，又可探索新的物理现象。

【关键词】文氏电路;multisim仿真軟件;忆阻器

中图分类号： O415.5;TN75 文献标识码： A 文章编号： 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

文氏桥实验是模拟电路实验中的一个经典电路，并给出了振荡条件和正弦波的频率，由于其电路简单而深受学者们广泛研究。文献[1]从理论上分析的文氏桥电路，给出了5种状态;文献[2]研究了文氏桥输出的信号从起振到饱和的过程，使实验研究内容更全面;文献[3]提出了把文氏桥电路与电子琴电路相结合作为一个实验内容，增加了文氏桥电路实验的内容;文献[4-5]的文氏电路产生了一种新的簇发现象。本文对文氏桥电路进行修改，在电路中采用开关分别接电阻和忆阻器，并调节电位器使电路分别产生正弦波信号和新的物理现象。这样，既让学生熟悉电路，又激发学生学习兴趣。

1 实验电路描述与分析

经典的文氏电路如图1所示，它由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅环节四部分组成。

文献[5]对文氏桥电路进行了改进，其电路如图2所示。

本文在图1和图2的基础上，通过开关分别接电阻和忆阻器，调节电位器来使电路产生两种物理现象，其电路如图3所示。

在图3电路中，电阻R2=10kΩ，R3=2kΩ，R4=6kΩ，电容C1=10nF，C2=10nF，电感L=20mH，当开关K接电阻R2时，并调节R1，使R1=19.2kΩ，对图3进行电路仿真，其仿真结果如图4、图5和图6所示。

从图4可知，文氏电路的起振时间约为128ms，从图5可知，其电路的频率为1.14kHz，从图6可知，v2与v1的频率相同。

当开关K接忆阻器时，调节R1，并使R1=2kΩ，对图3中的忆阻器进行电路仿真，其结果如图7所示，对图3中的v1，v2，v3节点进行电路仿真，其结果如图8、图9、图10和图11所示。

从图7可知，忆阻器的伏安特性与电阻的伏安特性不同，从图8、图9、图10和图11可知，忆阻器代替电阻后，该电路产生了新的物理现象，它与正弦波信号不同，也与文献[4-5]的物理现象不同。

2 结论

本文对模拟电路实验中的文氏桥电路进行了改进，并使用Multisim对其进行了仿真实验，当电路接线性电阻电路时，该电路能产生正弦波信号;当电路接阻忆电路时，该电路能产生一种新的非正弦波信号。进而增强学生学习模拟电路实验的兴趣，激发学生创新思维，增强学生动手能力。

【参考文献】

[1]徐文锵.RC文氏桥式振荡器分析. 电子学报，1980， （1）： 88-90.

[2]刘恒，张易晨，孙晋，刘建成.文氏桥振荡电路行为仿真及实验分析.实验技术与管理，2018，35（6）：122-125.

[3]包涛，周德云，林华杰.文氏电桥振荡实验仿真教学设计. 实验室研究与探索，2018，37（9）：202-205.

[4]徐权，张琴玲，史国栋.文氏桥振荡器的簇发现分析及实验验证.电气电子教学学报，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.