在本教程中，我们将学习由德国物理学家Max Wien开发的Wein桥振荡器。它最初是为计算已知电阻和频率的电容而开发的。在进一步深入讨论Wein桥振荡器的实际含义以及如何使用它之前，让我们先了解一下什么是振荡器以及Wein桥振荡器是什么。
温桥振荡器：
就像上一章的RC振荡器教程一样，需要一个电阻和一个电容来产生相移，如果我们以反相规格连接一个放大器，并将该放大器和RC网络与一个反馈连接相连接，则放大器的输出就会开始产生一个正弦波形的振荡。
在维恩桥振荡器中，在放大器两端使用两个RC网络，并产生一个振荡器电路。
但是为什么我们要选择维恩电桥振荡器呢？
由于以下几点，维恩桥振荡器是产生正弦波的明智选择。
- 很稳定
- 失真或THD（总谐波失真）在可控范围内。
- 我们可以非常有效地更改频率。
如前所述，Wein Bridge振荡器具有两级RC网络。这意味着它由两个非极性电容器和两个电阻组成高通和低通滤波器。一个电阻和一个电容器串联，另一方面一个电容器和一个电阻并联。如果我们构建电路，原理图将如下图所示：-
可以清楚地看到有两个电容器和两个电阻器。充当高通滤波器和低通滤波器的两个RC级连接在一起，这是一个带通滤波器的产物，该滤波器累积了两个阶的频率相关性。R1和R2电阻相同，C1和C2电容也相同。
Wein桥振荡器的输出增益和相移：
上图中的RC网络电路内部发生的事情非常有趣。
另一方面，当施加低频时，第一电容器（C1）的电抗足够高，并阻塞输入信号并阻止电路产生0输出，第二个电容器（C2）的情况也不同。并联连接。C2电抗变得太低，无法绕过信号并再次产生0个输出。
但是在中频情况下，当C1电抗不高而C2电抗不低时，它将在C2点上提供输出。该频率称为谐振频率。
如果深入了解电路内部，我们将看到，如果达到谐振频率，则电路的电抗和电路的电阻相等。
因此，当电路由输入两端的谐振频率提供时，在这种情况下有两个规则适用。
答：输入和输出的相位差等于0度。
B.由于是0度，所以输出将最大。但是多少钱？它是紧密或精确1/3 RD输入信号的幅度。
如果我们看到电路的输出，我们将理解这些要点。
输出与图像显示的曲线完全相同。在从1Hz开始的低频下，输出小于或几乎为0，并随输入频率的增加而增加，直至达到谐振频率；当达到谐振频率时，输出处于其最大峰值点，并随着频率的增加而连续减小，并再次减小高频产生0输出。因此，很明显它正在通过某个频率范围并产生输出。这就是为什么以前将其描述为频率依赖型可变带（Frequency Band）通过滤波器。如果我们仔细观察输出的相移，我们将清楚地看到在适当的谐振频率下，输出两端的0度相位裕量。
在此相位输出曲线中，相位在谐振频率下正好为0度，当输入频率增加直到达到谐振频率时，相位从90度开始减小到0度，此后相位在-的终点处继续减小90度。两种情况下都使用两个术语：如果相位为正 ，则称为“相位超前”；如果相位为 负，则称为“相位延迟”。
我们将在此模拟视频中看到filter阶段的输出：
在此视频中，将4.7k用作R1 R2和10nF电容器中的R分别用于C1和C2。我们在各个级上施加了正弦波，在示波器中，黄色通道表示电路的输入，蓝线表示电路的输出。如果仔细观察，输出幅度是输入信号的1/3，并且输出相位几乎与之前讨论的谐振频率中0度相移相同。
谐振频率和电压输出：
如果我们考虑使用R1 = R2 = R或使用相同的电阻，并且对于电容器C1 = C2 = C的选择，使用相同的电容值，则谐振频率将为
Fhz = 1 /2πRC
R代表电阻器，C代表电容器或电容，Fhz代表谐振频率。
如果要计算RC网络的Vout，则应该以不同的方式查看电路。
此RC网络可与AC信号Input一起使用。在使用AC的情况下计算电路电阻，而不是在使用DC的情况下计算电路电阻有些棘手。
RC网络产生阻抗，该阻抗充当施加的交流信号的电阻。分压器具有两个电阻，在这些RC阶段中，两个电阻是第一滤波器（C1 R1）阻抗和第二滤波器（R2 C2）阻抗。
由于有一个电容器串联或并联连接，因此阻抗公式为：
Z是阻抗的符号，R是电阻的符号，Xc代表电容器的电容电抗。
通过使用相同的公式，我们可以计算出第一级阻抗。
在第二阶段的情况下，公式与计算并联等效电阻器相同，
Z是阻抗，
R是抵抗
X是电容器
可以使用以下公式计算电路的最终阻抗：
在这种情况下，我们可以计算一个实际示例并查看输出。
如果我们计算该值并查看结果，我们将看到输出电压将为输入电压的1/3。
如果将两级RC滤波器输出连接到同相放大器输入引脚或+ Vin引脚，并调节增益以恢复损耗，则输出将产生正弦波。这就是维恩桥振荡，电路是韦恩桥振荡器电路。
威恩桥振荡器的工作和构建：
在上图中，RC滤波器跨接处于同相配置的运算放大器。 R1和R2是固定值电阻器，而C1和C2是可变调整电容器。通过同时改变这两个电容器的值，我们可以从较低范围到较高范围获得适当的振荡。如果我们想使用Wein桥振荡器以较低频率到较高频率产生不同频率的正弦波，这将非常有用。 R3和R4用于运算放大器的反馈增益。输出增益或放大倍数高度依赖于这两个值组合。随着两个RC阶段将输出电压降低至1/3，必须恢复该电压。获得至少3倍或大于3倍（首选4倍）的增益也是明智的选择。
我们可以使用1+（R4 / R3）关系来计算增益。
如果再次看到该图像，则可以看到运算放大器从输出的反馈路径直接连接到RC滤波器输入级。由于两级RC滤波器在谐振频率范围内具有0度相移的特性，并且直接连接至运算放大器的正反馈，因此我们假设它为xV +，而在负反馈中施加相同的电压，即xV-在0度相位相同的情况下，运算放大器会区分两个输入并排除负反馈信号，并且由于在RC阶段连接的输出端，该运算放大器会继续振荡。
如果我们使用较高的压摆率，较高频率的运算放大器，则可以使输出频率最大化。
在这一部分中，很少有高频运算放大器。
我们还需要记住，如先前在RC振荡器教程中讨论的关于负载效应的讨论一样，我们应选择比RC滤波器更多的具有高输入阻抗的运算放大器，以降低负载效应并确保适当的稳定振荡。
- LM318A
- LT1192
- MAX477
- LT1226
- OPA838
- THS3491，它是900 mHz高种子运算放大器！
- LTC6409是10 Ghz GBW差分运算放大器。更不用说这需要特殊的附加电路和出色的RF设计策略才能实现此高频输出。
- LTC160
- OPA365
- TSH22工业级运算放大器。
温桥振荡器的实际示例：
让我们通过选择电阻和电容值来计算实际示例值。
在此图中，对于RC振荡器，R1和R2均使用4.7k电阻。用于两极的微调电容器的C1和C2微调容量为1-100nF 。让我们计算1nF，50nF和100nF的振荡频率。同样，我们将选择R3选择为100k并将R4选择为300k来计算运算放大器的增益。
由于通过以下公式计算频率很容易
Fhz = 1 /2πRC
对于C的值为1nF，对于电阻的值为4.7k，频率为
Fhz = 33,849 Hz或33.85 KHz
对于C值为50nF，对于电阻为4.7k，频率为
频率= 677Hz
对于C的值为100nF，对于电阻的值为4.7k，频率为
频率= 339Hz
因此，使用1nF可获得的最高频率为33.85 Khz，而使用100nF可获得的最低频率为339Hz。
运算放大器的增益为1+（R4 / R3）
R4 = 300k
R3 = 100k
因此增益= 1+（300k + 100k）= 4x
运算放大器将在同相“正”引脚上产生输入的4倍增益。
因此，通过这种方式，我们可以产生可变频率带宽的温桥振荡器。
应用范围：
通过查找电容器的精确值，在电子领域中广泛应用的Wein桥式振荡器，对于产生0度相位稳定振荡器相关的电路，由于低噪声水平，它也是各种音频等级的明智选择需要连续振荡的应用。