In diesem Artikel wird erklärt, was Rechteckwellen sind. Sie erfahren daher, was die Eigenschaften einer Rechteckwelle sind, wofür eine Rechteckwelle verwendet wird, wie man sie mithilfe einer Fourier-Reihe angeht und schließlich den Unterschied zwischen einer viereckigen Welle und einer rechteckigen Welle.
Was ist eine Rechteckwelle?
Eine Rechteckwelle ist eine Wechselstromwelle, die nur zwei Werte hat: einen Maximalwert und einen Minimalwert. Mit anderen Worten, eine Rechteckwelle ist ein elektrisches Signal, dessen Wert zwischen zwei Extremwerten wechselt, ohne Zwischenwerte zu durchlaufen.
Rechteckwellen werden hauptsächlich zur Erzeugung elektrischer Signale verwendet, normalerweise mit Werten von 1 und 0 oder sogar 1 und -1. Somit bilden Rechteckwellen die Grundlage der digitalen Elektronik.
Eines der Merkmale von Rechteckwellen ist, dass sie periodisch sind, da sie ihr Muster immer im gleichen Zeitraum wiederholen.
Kurz gesagt besteht der Unterschied zwischen der Rechteckwelle und anderen Wellentypen darin, dass die Rechteckwelle keine Zwischenwerte durchläuft, sondern vom Minimalwert zum Maximalwert und umgekehrt.
Wofür wird eine Rechteckwelle verwendet?
Grundsätzlich werden für die digitale Signalverarbeitung Rechteckwellen verwendet. Darüber hinaus haben Rechteckwellen viele Verwendungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel:
- In Prozessoren und digitalen Controllern als Taktsignal.
- In Sensoren oder Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandlern als pulsweitenmoduliertes Signal.
- In Oszilloskopen als Testsignal zur Kalibrierung des Gerätes.
- In Synthesizern als eine der Grundwellenformen.
- In einfachen Geräten oder auch Spielzeugen als einfaches Tonsignal.
Fourier-Reihe einer Rechteckwelle
Eine Rechteckwelle kann mit einer Fourier-Reihe angenähert werden. Genauer gesagt kann eine Rechteckwelle mit einer Amplitude von 1 mithilfe der folgenden Fourier-Entwicklung als unendliche Summe von Sinuswellen dargestellt werden:
![\begin{aligned}\displaystyle x(t)& =\frac{4}{\pi} \sum_{k=1}^\infty \frac{\sin\bigl(2\pi(2k-1 )ft\bigr)}{2k-1}\\[2ex]&= \frac{4}{\pi}\left( \sin(wt)+\frac{1}{3}\sin(3wt)+ \frac{1}{5}\sin (5wt)+\dots\right)\end{aligned}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-773d18deaa9c39c601e8416172769e0c_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Wie Sie der folgenden Grafik entnehmen können, kann eine Rechteckwelle mit der oben genannten Fourier-Reihenformel angenähert werden.
Sie müssen bedenken, dass die perfekte Rechteckwelle, also eine Welle mit sofortigen Übergängen zwischen hohem und niedrigem Wert, nie erhalten wird. Aufgrund der physikalischen Einschränkungen von Wellengeneratoren gibt es eine Übergangszeit zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert.
Rechteckwelle und Rechteckwelle
In diesem Abschnitt werden wir den Unterschied zwischen einer Rechteckwelle und einer Rechteckwelle sehen, da es sich um zwei sehr ähnliche Wellentypen handelt.
Der Unterschied zwischen einer Rechteckwelle und einer Rechteckwelle besteht darin, dass die Rechteckwelle zwei Spannungsniveaus mit derselben Dauer aufweist. Bei einer Rechteckwelle unterscheidet sich jedoch die Dauer des niedrigen Werts von der Dauer des hohen Werts.
Wie Sie dem oben gezeigten rechteckigen Wellendiagramm entnehmen können, hält der niedrige Wert der Welle länger an als der hohe Wert. Es handelt sich also um eine Rechteckwelle und nicht um eine Rechteckwelle.