
【計】 square wave
rectangle
【化】 rectangle
wave
【化】 wave
【醫】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave
矩形波(Rectangular Wave)是電子工程和信號處理領域的核心概念,指一種在高電平和低電平之間周期性跳變的波形,其脈沖上升沿和下降沿陡峭,形狀類似矩形。以下是詳細解釋:
漢英對照
數學表達
矩形波的函數表達式為:
$$ f(t) = A cdot operatorname{sgn}left[sinleft(frac{2pi t}{T}right)right] $$
其中 (A) 為幅值,(T) 為周期,(operatorname{sgn}) 為符號函數,輸出 ( +1 )(高電平)或 ( -1 )(低電平)。
核心參數
數字電路基礎
矩形波是數字信號的理想模型,高電平代表邏輯“1”(如+5V),低電平代表“0”(如0V),用于時鐘信號、數據傳輸等。
功率控制技術
通過調節占空比實現脈沖寬度調制(PWM),應用于電機調速、LED調光等領域。例如,占空比80%表示高電平持續時間占周期的80%。
諧波分析
傅裡葉級數展開表明矩形波含豐富奇次諧波:
$$ f(t) = frac{4A}{pi} sum_{n=1,3,5...}^{infty} frac{1}{n} sinleft(2pi n f tright) $$
這一特性在濾波器設計和電磁兼容(EMC)中需重點關注。
教材與标準
工程手冊
注:因搜索結果未提供可直接引用的網頁鍊接,以上引用來源基于經典教材及行業标準,建議通過學術數據庫(如IEEE Xplore、知網)檢索原文。實際應用中需注意理想矩形波不存在,信號完整性受電路寄生參數影響。
矩形波(Square Wave)是一種周期性的非正弦波形,其特點是電壓或信號在高電平和低電平之間瞬時切換,形成類似矩形的波形。以下是詳細解析:
矩形波的傅裡葉級數展開為: $$ f(t) = frac{4}{pi} sum_{k=1}^{infty} frac{sin(2pi(2k-1)ft)}{2k-1} $$ 其中,奇次諧波的疊加構成理想矩形波。
方波是矩形波的特例(占空比嚴格50%),而矩形波的占空比可任意調整。例如,占空比30%的矩形波高電平時間短于低電平。
實際矩形波的上升/下降沿存在微小延遲,且可能伴隨過沖或振鈴現象,需通過電路設計優化。
示例:Arduino微控制器輸出的PWM信號即為矩形波,通過調節占空比控制舵機角度或燈光強弱。
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