2022-2023学年高二物理竞赛课件：波形的发生和信号的转换

波形的发生和信号的转换 2 波形的发生和信号的转换 正弦波振荡电路 电压比较器 非正弦波振荡电路 利用集成运放实现的信号转换电路 锁相环在信号转换电路中的应用 3 8.1 正弦波振荡电路 8.1.1 概述 正弦波振荡器： 产生正弦波信号的电路。 接通电路的电源，即开始工作，输出一定频率的正弦波信号。 不需要输入信号？ 自激振荡 ！ 4 ~ 放大电路 反馈网络 　　如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使无外加输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。 5 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。 在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈： 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。 一、产生正弦波振荡的条件 6 Xo↑→Xf↑(X’i↑)→Xo↑↑ 正弦波振荡的平衡条件为 反馈信号代替了放大电路的输入信号，输入信号为0时仍有输出。称为自激振荡。 基本放大 电路Ao 反馈电路 F X’i Xo Xf Xo 基本放大 电路Ao 反馈电路 F Xi=0 X’i Xo Xf Xo + 1. 自激振荡条件： 7 （1）幅值条件： （2）相位条件： （n是整数） 相位条件保证反馈极性为正反馈， 振幅条件保证反馈有足够的强度。 可以通过调整放大电路的放大倍数达到。 自激振荡条件 起振条件 电路把除f=f0以外的输出量均衰减为零，因此输出量为f=f0的正弦波。 8 2. 起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。 很多种频率 9 频率逐渐变为单一 10 振幅越来越大 11 趋于稳幅 12 2. 起振与稳幅 电路如何从起振到稳幅？ 稳定的振幅 非线性环节的必要性！ 13 二、正弦波振荡电路的组成 （2）选频网络：确定电路的振荡频率。 （3）正反馈网络：引入正反馈。 （4）稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路。 基本放大 电路Ao 反馈电路 F X’i Xo Xf Xo 正弦波振荡电路的组成： （1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。 正弦波振荡电路的分类： 常合二为一 $