In dit artikel wordt uitgelegd wat vierkante golven zijn. Je ontdekt dus wat de eigenschappen van een blokgolf zijn, waarvoor een blokgolf wordt gebruikt, hoe je deze kunt benaderen met behulp van een Fourierreeks en tot slot het verschil tussen een vierhoekige golf en een rechthoekige golf.
Wat is een blokgolf?
Een blokgolf is een wisselstroomgolf die slechts twee waarden heeft: een maximale waarde en een minimale waarde. Met andere woorden, een blokgolf is een elektrisch signaal dat zijn waarde afwisselt tussen twee extreme waarden zonder tussenliggende waarden te passeren.
Blokgolven worden vooral gebruikt om elektrische signalen op te wekken, meestal met waarden van 1 en 0, of zelfs 1 en -1. Blokgolven vormen dus de basis van digitale elektronica.
Een van de kenmerken van vierkante golven is dat ze periodiek zijn, omdat ze hun patroon altijd in dezelfde tijd herhalen.
Kortom, het verschil tussen de blokgolf en andere soorten golven is dat de blokgolf niet door tussenliggende waarden gaat, maar eerder van de minimumwaarde naar de maximumwaarde gaat en omgekeerd.
Waar wordt een blokgolf voor gebruikt?
Kortom, vierkante golven worden gebruikt voor digitale signaalverwerking. Bovendien hebben vierkante golven vele toepassingen, zoals:
- In processors en digitale controllers als kloksignaal.
- In sensoren of digitaal-analoog- en analoog-digitaalomzetters, als een pulsbreedtegemoduleerd signaal.
- In oscilloscopen als testsignaal om het apparaat te kalibreren.
- In synthesizers als een van de fundamentele golfvormen.
- In eenvoudige apparaten of zelfs speelgoed als een eenvoudig geluidssignaal.
Fourierreeks van een blokgolf
Een blokgolf kan worden benaderd met een Fourierreeks. Nauwkeuriger gezegd, een blokgolf met een amplitude van 1 kan worden weergegeven als een oneindige som van sinusgolven met behulp van de volgende Fourier-expansie:
![\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")
Zoals je in de onderstaande grafiek kunt zien, kan een blokgolf worden benaderd met de formule uit de Fourierreeks erboven.
Houd er rekening mee dat de perfecte blokgolf, dat wil zeggen een golf met onmiddellijke overgangen tussen hoge en lage waarden, nooit wordt verkregen. Vanwege de fysieke beperkingen van golfgeneratoren is er een overgangstijd tussen de maximale waarde en de minimale waarde.
blokgolf en rechthoekige golf
In dit gedeelte zullen we het verschil zien tussen een blokgolf en een rechthoekige golf, omdat het twee zeer vergelijkbare soorten golven zijn.
Het verschil tussen een blokgolf en een rechthoekige golf is dat de blokgolf twee spanningsniveaus heeft met dezelfde duur. Bij een rechthoekige golf verschilt de duur van de lage waarde echter van de duur van het hoge niveau.
Zoals je kunt zien in de rechthoekige golfgrafiek hierboven, duurt de lage waarde van de golf langer dan de hoge waarde. Het is dus een rechthoekige golf en geen vierkante golf.