什么是方波和矩形波形

方波,矩形波和脉冲波形都是具有两个状态的波形。高和低,它们被广泛用于数字电路。


电子和电波形包括:
波形类型和基础知识正弦波正方形和矩形波三角波


方波是一种周期波形的形式,在两个状态之间交替,不是正弦波。

在理想的方波中,两个国家之间的过渡是瞬时的,但是在现实世界中,这显然不是这种情况,而上升和堕落的时间引起了极大的兴趣。

尽管广场波一词用于两种状态波形的多种形式,但严格来说,方波是正方形,在任何一个状态上具有相等的时间,即它具有1:1标记的空间比。矩形波形是一个周期性的两个状态波形,其空间比不等标记。

脉冲波形是可能不重复或周期性的波形。这可能是由于达到一定的模拟阈值时产生的脉冲,或者可能携带数据或许多其他原因。

方波形

方波听起来像什么

方波听起来比正弦波更刺穿。这是由于波形上的快速边缘而导致的,因此它具有锋利的边缘。

方波富含谐波,从音乐的角度来看,这给它带来了非常有趣的音调。

方波信号的声音

方波的基本方面

方波在各种电子电路设计和其他电子设备中出现。它们在系统处理数字数据和波形的数字或逻辑电路中尤为普遍。

方波的许多方面通常需要指定。

  • 时间段:方波的时间段是描述波形的关键参数之一。由于方波的主要特征是上升和下降边缘,因此这些是用于定义时间段的标记的关键区域。测量可以从一个上升的边缘到下一个或一个跌落边缘到下一个。

    如果上升或下降边缘有任何斜率,则使用相同的扳机电压一个一个周期到下一个周期。但是,对于任何测量仪器,触发点从一个测量到下一个测量值都是相同的,因此这不是问题。

  • 频率:像正弦波一样,方波的频率是波形在一秒钟内交替的次数。以前用每秒循环测量的频率,但是现在使用单位赫兹,一个赫兹等于每秒一个周期。

    如果已知方波的频率,则可以计算时间段,反之亦然。

    F = 1 t

    同样,通过操纵方程式,我们可以看到:

    t = 1 F

    在哪里:
    F = Hz的频率
    t =一秒钟内一个周期的时间段

  • 振幅:方波的幅度可以在多种方式之一上指定。

    显然,可以测量和指定波形的电压为峰值电压或峰值。这可以与其他波形一起使用,例如正弦波或其他波形。

    但是,方波最广泛地用于电子系统或其他逻辑系统的数字设计。使用数字设计,低状态和高州的价值令人感兴趣。

    通常,低状态在0 V和0.4V之间,高状态在2V和供应导轨之间,标准TTL通常为5.0V。更现代的逻辑家庭使用的电压较低,但相同的原理成立,尽管电压略有不同。

方波的上升和下降时间

方波的一个重要方面是,它需要波浪形式上升然后掉落的时间。

方波的上升和下降时间通常被引用。例如,来自信号发生器的方波可能具有其上升和秋季时间的规范。

有时有必要测量信号的上升和下降时间,因为它会影响某些电子电路设计的操作,尤其是使用数字技术的电路设计的运行。

通常,上升时间是将上升边缘从最终值的10%增加到90%的时间。同样,跌落边缘也使用相同的点。

通常使用10%和90%的点,尽管在某些情况下可能会使用5%和95%,但这很常见。

方波的上升和秋季时间的定义
平方波的上升和秋季时间

在图中,给出了10%和90%的值,时间t上升和T落下分别参考上升和秋季时间。

对于大多数使用数字波形和方波形的逻辑系列,上升和下降时间可能是根据纳米秒指定的。

方波谱和傅立叶分析

如果分析了方波的光谱,则会发现它是由一系列和谐相关的正弦波组成的。

实际上,可以以这种方式分析任何周期波形,并可以确定构成频率或正弦波。

如果分析了方波的光谱,将会看到波形是由基本频率的正弦波组成的,一个是基本的三倍,但在幅度的三分之一时,一个是第五次谐波,但一个是第五次谐波,但在振幅等第五位。换句话说,这是由一个奇特的谐波频率组成的。

方波的正弦波成分 - 它显示了方波和前三个组成和谐相关的正弦波
正弦波成分

谐波的数量越大,表示越精确。这意味着,如果方波通过低通滤波器,则将变形,边缘,上升时间等将不如无限带宽的方波不在。

当数学上表达时,方波由以下方程表示:

X (( t = 一个 (( (( ω t + 1 3 (( 3 ω t + 1 5 (( 5 ω t

在从测试仪器中取出的方波谱的图中可以看到方波的实际光谱。

使用示波器的DSP函数分析了方波的光谱
平方波的光谱

在图上,将在扫描的左侧看到基本 - 请注意,零频线在扫描的左侧。然后可以在基本的奇数倍数上看到谐波。

必须记住,幅度量表是对数的,但是可以看出,谐波在3、5、7和基本基本的进一步奇数倍数下,并且它们随着频率的增加而减少幅度。

还可以看出,偶数不存在,因为方波仅由奇数整数谐波组成。



在大量的电子电路设计,系统等中可以看到方波,矩形波和脉冲波形。它们在基于数字或逻辑电路的电路中尤为常见,因为该技术基于具有两个状态的波形。


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