由于具有良好的頻率穩定性、極低的失真和易于調諧等優點，文氏電橋振蕩器（Wein Bridge Oscillator）成為當前流行的音頻范圍信號發生器電路。這種類型的振蕩器使用RC反饋網絡，因此它也可以被視為RC振蕩器。

普通振蕩器與文氏電橋振蕩器的主要區別在于，在振蕩器中，放大級引入了180度相移，并通過反饋網絡引入了額外的180度相移，從而在環路周圍獲得360度或零相移，這個滿足巴克豪森準則。

但是，在文氏電橋振蕩器的電路中，放大器級中使用的非反相放大器不會引入任何相移。因此，為了滿足巴克豪森標準，不需要通過反饋網絡進行相移。下面將進行詳細的解釋說明。

維恩橋振蕩器

文氏電橋振蕩器產生正弦波，它使用RC網絡作為電路的頻率確定部分。帶有放大級的文氏電橋振蕩器的基本電路如下圖所示：、

放大器的輸出施加在端子1和3之間，而放大器的輸入從端子2和4提供，因此放大器輸出成為電橋的輸入電壓，而電橋的輸出成為放大器的輸入電壓。當電橋平衡時，放大器的輸入電壓變為零，因此為了產生持續的振蕩，放大器的輸入必須不消失。因此，通過調整電阻器的適當值來使電橋不平衡。

正如上面所說，RC網絡負責確定振蕩器的頻率。該RC網絡由兩個頻率敏感臂組成，即串聯R1、C1和并聯R2、C2，該網絡也稱為超前滯后電路。

在滯后電路中，電容器兩端的輸出電壓落后于輸入電壓的角度介于0到–90度之間。在超前電路中，電阻兩端的輸出電壓超前輸入電壓的角度為0到90度。

在非常低的頻率下，輸出電壓變為零，因為串聯電容器表現為開路，并且在非常高的頻率下也沒有輸出，因為并聯電容器充當輸入電壓的短路路徑。因此在這兩種極端條件之間，輸出電壓達到最大值。

諧振頻率是輸出電壓最大的頻率。在這個頻率下，反饋分數K達到最大值的1/3。當Xc=R時反饋最大，因此諧振頻率由下式給出：

f = 1 / 2πRC

?

另外，上圖表示諧振頻率下的輸出電壓。在諧振頻率下，通過電路的相移為零，衰減V1/V0為1/3。因此，為了保持振蕩，放大器必須具有大于3的增益。

通過將兩個電容器安裝在軸上并同時改變它們的值，文氏電橋振蕩器可以提供不同的頻率范圍。

使用運算放大器的文氏電橋振蕩器

下圖顯示了一種廣泛使用的文氏電橋振蕩器。運算放大器用于非反相配置，反饋形成分壓器網絡。電阻R1和Rf形成反饋路徑的一部分，它決定或有助于調整放大器增益。

運算放大器的輸出在a和c點作為輸入連接到電橋，而在b和d點的電橋輸出連接到運算放大器的輸入。

放大器輸出的一部分通過分壓器網絡（電阻和電容的串聯組合）反饋到放大器的正端或非反相端。此外，放大器的第二部分通過大小為2R的阻抗反饋到放大器的反相或負端子。

如果反饋網絡元件選擇得當，輸入到放大器的信號的相移在某個頻率處為零。由于放大器是非反相的，它引入了零相移加上反饋網絡零相移，因此總相移在環路周圍變為零，因此需要振蕩條件。

因此，文氏電橋用作正弦波發生器，其振蕩頻率由R和C分量決定。

運算放大器的增益表示為：A = 1 + (Rf / R1)。

正如上面所介紹的，同相放大器的增益必須至少為3才能滿足巴克豪森標準。因此，1 + (Rf / R1) ≥ 3? =>? (Rf / R1) ≥ 2。

所以，電阻Rf與R1的比率必須等于或大于2。振蕩頻率由該式給出：f = 1 / 2πRC。

使用晶體管的文氏電橋振蕩器

下圖顯示了使用兩級共發射極晶體管放大器的晶體管化文氏電橋振蕩器。每個放大器級引入了180度的相移，因此引入了總的360度相移，這不過是零相移條件。

反饋橋由RC串聯元件、RC并聯元件、R3和R4電阻組成。橋式電路的輸入通過耦合電容器從晶體管T2的集電極施加。

當將直流電源施加到電路時，由于電荷載流子通過晶體管和其他電路組件的移動，在晶體管T1的基極處會產生噪聲信號。該電壓通過增益A放大，并產生與輸入電壓相差180度的輸出電壓。該輸出電壓作為輸入施加到T2基極端的第二個晶體管。該電壓乘以T2的增益。

晶體管T2的放大輸出與T1的輸出相位相差180度。此輸出通過耦合電容器C反饋到晶體管T1。因此，當滿足巴克豪森條件時，此正反饋會在寬頻率范圍內產生振蕩。

通常情況下，反饋網絡中的文氏電橋包含單個所需頻率的振蕩。電橋在總相移為零的頻率處得到平衡。兩級晶體管的輸出充當反饋網絡的輸入，反饋網絡應用于基極和地之間。

反饋電壓Vf = (Vo × R4) / (R3 + R4)

文氏電橋的自動增益控制

文氏電橋的增益必須是自我調節的，以實現反饋振蕩器的穩定性，這是自動增益控制 (AGC) 的一種形式。其實可以通過簡單地將齊納二極管與反饋網絡中的電阻器R3并聯來實現。當輸出信號達到齊納擊穿電壓時，齊納二極管導通，進而導致電阻R3短路。

這會將放大器增益降低到3，因此總環路增益1的結果會產生持續的振蕩。雖然這種自動增益控制方法很簡單，但它會受到齊納二極管的非線性影響，因此正弦波會失真。

控制增益的另一種方法是使用JFET作為負反饋路徑中的壓控電阻。與齊納二極管方法相比，這種增益控制方法產生穩定的正弦波形。JFET在具有小或零Vos的歐姆區域中工作。

因此，漏源電阻隨著柵極電壓的增加而增加。當JFET置于負反饋回路中時，通過該電壓控制電阻實現自動增益控制。

上圖說明了JFET穩定維恩橋振蕩器的自動增益控制。在該電路中，放大器增益由組件Rf、R3和Q1控制，取決于柵極電壓，漏源電阻是變化的。該電阻在柵極零伏時最小。此時，環路增益將大于1。

隨著輸出電壓迅速增加，負輸出信號正向偏置二極管，因此電容器充電至負電壓。該充電電壓會增加漏極和源極之間JFET的電阻，從而進一步降低放大器增益

所以，通過選擇適當的反饋分量值，可以將環路增益穩定在所需水平。

主要優缺點

文氏電橋振蕩器的主要優點包括以下幾方面內容：

由于使用了二級放大器，該振蕩器的整體增益很高。

通過改變C1和C2的值或使用可變電阻器，可以改變振蕩頻率。

它產生非常好的正弦波，失真較小。

頻率穩定性好。

由于沒有電感器，因此不會受到外部磁場的干擾。

文氏電橋振蕩器的主要缺點包括以下幾方面內容：

兩級放大器類型的維恩橋振蕩器需要更多數量的元件。

不能產生非常高的頻率。

總結

簡單來說，文氏電橋就是利用RC串并聯實現的振蕩電路，主要由兩部分組成，即選頻網絡和放大電路。文氏電橋振蕩器的優點是，不僅振蕩較穩定，波形良好，而且振蕩頻率在較寬的范圍內能方便地連續調節。