В этой статье объясняется, что такое прямоугольные волны. Таким образом, вы узнаете, каковы характеристики прямоугольной волны, для чего она используется, как подойти к ней с помощью ряда Фурье и, наконец, разницу между четырехугольной и прямоугольной волной.
Что такое прямоугольная волна?
Прямоугольная волна — это волна переменного тока, имеющая только два значения: максимальное значение и минимальное значение. Другими словами, прямоугольная волна — это электрический сигнал, который меняет свое значение между двумя крайними значениями, не проходя через промежуточные значения.
Прямоугольные волны в основном используются для генерации электрических сигналов, обычно со значениями 1 и 0 или даже 1 и -1. Таким образом, прямоугольные волны составляют основу цифровой электроники.
Одной из характеристик прямоугольных волн является их периодичность, поскольку они всегда повторяют свою структуру в один и тот же период времени.
Короче говоря, отличие прямоугольной волны от других типов волн заключается в том, что прямоугольная волна не проходит через промежуточные значения, а идет от минимального значения к максимальному значению и наоборот.
Для чего используется прямоугольная волна?
По сути, прямоугольные волны используются для цифровой обработки сигналов. Кроме того, прямоугольные волны имеют множество применений, например:
- В процессорах и цифровых контроллерах в качестве тактового сигнала.
- В датчиках или цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователях в качестве широтно-импульсно модулированного сигнала.
- В осциллографах как тестовый сигнал для калибровки устройства.
- В синтезаторах как одна из основных форм сигнала.
- В простых устройствах или даже игрушках в качестве простого звукового сигнала.
Ряд Фурье прямоугольной волны
Прямоугольную волну можно аппроксимировать рядом Фурье. Точнее, прямоугольную волну с амплитудой 1 можно представить как бесконечную сумму синусоидальных волн, используя следующее разложение Фурье:
![\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")
Как вы можете видеть на графике ниже, прямоугольную волну можно аппроксимировать формулой ряда Фурье, приведенной выше.
Вы должны иметь в виду, что идеальная прямоугольная волна, то есть волна, имеющая мгновенные переходы между высоким и низким значением, никогда не получается. Из-за физических ограничений генераторов волн существует время перехода между максимальным значением и минимальным значением.
прямоугольная волна и прямоугольная волна
В этом разделе мы увидим разницу между прямоугольной и прямоугольной волной, поскольку это два очень похожих типа волн.
Разница между прямоугольной и прямоугольной волной заключается в том, что прямоугольная волна имеет два уровня напряжения одинаковой длительности. Однако в прямоугольной волне длительность низкого значения отличается от продолжительности высокого уровня.
Как видно из графика прямоугольной волны, показанного выше, низкое значение волны длится дольше, чем высокое значение. Следовательно, это прямоугольная волна, а не прямоугольная волна.