振荡与波形发生
约 10 分钟
没有输入,声音从哪来
前面的电路都是「有输入才有输出」。可电子琴的音调、手表的节拍、收音机的载波,都要电路自己产生波形——这就是振荡器:不给输入,它自己「唱」。
从麦克风啸叫说起
KTV 里麦克风对着音箱会突然尖叫:声音被拾取、放大、再出来、再被拾取……滚雪球。这个讨人厌的现象正是振荡器的原理——正反馈:把输出的一部分同相送回输入,自我加强。
但不是随便正反馈都能振荡,要满足巴克豪森判据:环路增益 |AF| ≥ 1(雪球至少不滚小),且总相移为 360° 的整数倍(送回来的信号刚好「踩上点」)。就像推秋千:推力要够,还得每次在秋千荡到同一位置时推——节奏对了,才越荡越高。
文氏桥:把振荡「伺候」稳
雪球滚到电源电压就撞墙失真。聪明的电路再配一条负反馈支路:幅度小了多放大,大了少放大,输出干净的正弦波。文氏桥的振荡频率由 f = 1/(2πRC) 决定——和上一讲的滤波器同一个公式:一个用来筛,一个用来生。
方波更简单:555 定时器
1971 年 Signetics 公司的卡门辛德设计出 555 芯片,加几个电阻电容就输出稳定方波。半个多世纪过去,年销量仍以亿计,堪称史上最畅销的芯片之一。
练一练:用「推秋千」解释巴克豪森判据的两个条件——力的大小(|AF|≥1)和推的时机(相位 360°)。
小纸条
想想生活里的正反馈例子(除麦克风啸叫外),说说雪球是怎么滚起来的。
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