
【计】 square wave
rectangle
【化】 rectangle
wave
【化】 wave
【医】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave
矩形波(Rectangular Wave)是电子工程和信号处理领域的核心概念,指一种在高电平和低电平之间周期性跳变的波形,其脉冲上升沿和下降沿陡峭,形状类似矩形。以下是详细解释:
汉英对照
数学表达
矩形波的函数表达式为:
$$ f(t) = A cdot operatorname{sgn}left[sinleft(frac{2pi t}{T}right)right] $$
其中 (A) 为幅值,(T) 为周期,(operatorname{sgn}) 为符号函数,输出 ( +1 )(高电平)或 ( -1 )(低电平)。
核心参数
数字电路基础
矩形波是数字信号的理想模型,高电平代表逻辑“1”(如+5V),低电平代表“0”(如0V),用于时钟信号、数据传输等。
功率控制技术
通过调节占空比实现脉冲宽度调制(PWM),应用于电机调速、LED调光等领域。例如,占空比80%表示高电平持续时间占周期的80%。
谐波分析
傅里叶级数展开表明矩形波含丰富奇次谐波:
$$ f(t) = frac{4A}{pi} sum_{n=1,3,5...}^{infty} frac{1}{n} sinleft(2pi n f tright) $$
这一特性在滤波器设计和电磁兼容(EMC)中需重点关注。
教材与标准
工程手册
注:因搜索结果未提供可直接引用的网页链接,以上引用来源基于经典教材及行业标准,建议通过学术数据库(如IEEE Xplore、知网)检索原文。实际应用中需注意理想矩形波不存在,信号完整性受电路寄生参数影响。
矩形波(Square Wave)是一种周期性的非正弦波形,其特点是电压或信号在高电平和低电平之间瞬时切换,形成类似矩形的波形。以下是详细解析:
矩形波的傅里叶级数展开为: $$ f(t) = frac{4}{pi} sum_{k=1}^{infty} frac{sin(2pi(2k-1)ft)}{2k-1} $$ 其中,奇次谐波的叠加构成理想矩形波。
方波是矩形波的特例(占空比严格50%),而矩形波的占空比可任意调整。例如,占空比30%的矩形波高电平时间短于低电平。
实际矩形波的上升/下降沿存在微小延迟,且可能伴随过冲或振铃现象,需通过电路设计优化。
示例:Arduino微控制器输出的PWM信号即为矩形波,通过调节占空比控制舵机角度或灯光强弱。
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