2022-2023学年高二物理竞赛课件：正弦波发生电路

正弦波发生电路 在测量、控制、通讯、广播、电视，计算机中有各种各样的信号（信号波形）。 正弦波是最常见的波形。在这一章中，将讨论用正反馈构成的正弦波发生电路 正弦波发生电路 2.6.1 产生正弦振荡的条件 正弦振荡器：即不需要任何输入信号，能产生稳定输出的一定幅度和频率的正弦波。 在负反馈放大电路中，放大器在通频带以内是负反馈，而在通频带以外，由于附加相位移的原因，可能会形成正反馈，从而产生自激振荡。这是必须加以克服的。而在正弦波振荡电路中，目的是产生正弦波，所以在通频带以内，就要求接成正反馈。这是构成正弦振荡电路的首要条件。 如图所示：同时，能在无输入信号下（ ）也能振荡起来（称自激），应使电路的环 路增益大于1（即 ），这样能利用开启电源时的噪声，使 不断地增大 ，最终产生自激振荡。 所以，产生自激振荡必须满足下列两个条件： ＞1 通常满足这两个条件时，电路一定振荡。但是稳定的正弦波振荡还应该有： 单一频率的正弦波—所以要有选频网络 稳定的正弦波—环路增益自动达到 =1 一个正弦波振荡电路应包括放大环节、正反馈网络、选频网络、稳幅环节四个部分。 2.6.2 RC正弦振荡电路 用RC选频网络实现正弦振荡的电路如图所示。 RC正弦波振荡器的振荡频率较低，一般在1MHz以下 电路由三部分组成：放大器A部分；RC串并联网络—形成正反馈；二只电阻构成了负反馈支路—稳定振荡幅度。 电路是如何振荡起来的呢？ RC串并联网络的频率特性可用下式表示， 当参数选取 ，令 则 正反馈网络的幅频表达式： 正反馈网络的相频表达式： 由图说明： 频率特性如左图所示 ⑴ 当 电路为正反馈，而且正反馈最强。所以，只有在此时才能产生单一频率的振荡。 ⑵ 所以有 说明，只要有大于3倍的闭环增益，电路就能起振。3倍的闭环增益可方便地通过调节负反馈网络的两只电阻实现。 起振后，如不加稳幅措施，则输出幅度会越来越大，最终出现非线性失真（饱和和截止失真）→停振→又慢慢起振→…。 稳幅过程实际上是使环路增益自动保持在1（即 ）的过程。 =1 这个过程可由负反馈网络实现，如 固定 ，则 用负温度系数的热敏电阻；如 固定 ，则 用正温度系数的热敏电阻。 $