電子系統使用各種各樣的信號波形類型和形狀，從正弦波到波形發生器產生的信號

在振蕩器教程中，我們看到了一個振蕩器是用于產生連續輸出信號的電子電路。通常，該輸出信號是由電路的諧振分量設定的某個預定頻率或波長的正弦波形式。我們還看到有許多不同類型的振蕩器電路可用，但通常它們都包括一個放大器和一個電感器 - 電容器，（LC）或電阻器 - 電容器，（RC）槽路電路，用于產生正弦波型輸出信號。

典型電氣波形

但有時在電子電路中我們需要產生許多不同類型，頻率和形狀的信號波形，如方波，矩形波，三角波，鋸齒波和各種脈沖和尖峰。

這些類型的信號波形可用于任何一種定時信號，時鐘信號或作為觸發脈沖。然而，在我們開始研究如何產生不同類型的波形之前，我們首先需要了解構成電波形的基本特性。

從技術上講，電波形基本上是電壓或電流隨時間變化的直觀表示。簡單來說，這意味著如果我們在一張方格紙上繪制這些電壓或電流變化與時間的基數（x軸），（ t ），結果繪圖或繪圖將代表形狀如圖所示，波形。有許多不同類型的電波形可用，但通常它們都可以分為兩個不同的組。

1。單向波形 - 這些電氣波形在一個正向流動時總是正或負，因為它們不會穿過零軸點。常見的單向波形包括方波定時信號，時鐘脈沖和觸發脈沖。

2。雙向波形 - 這些電氣波形也稱為交替波形，因為它們從正方向交替到負方向，不斷地越過零軸點。雙向波形經歷幅度的周期性變化，最常見的是正弦波。

波形是單向的，雙向的，周期性的，非周期性，對稱性，非對稱性，簡單或復雜，所有電氣波形包括以下三個共同特征：

周期： - 這是波形從開始到結束重復自身的時間長度（以秒為單位）。此值也可以稱為正弦波波形的周期時間，（ T ），或方波的脈沖寬度。 / li>

頻率： - 這是波形在一秒鐘內重復的次數。頻率是時間段的倒數，（?= 1 / T ），標準頻率單位為赫茲，（Hz）。

幅度： - 這是以伏特或安培為單位測量的信號波形的幅度或強度。

周期波形

周期波形是所有電氣波形中最常見的，因為它包括正弦波。您家中的AC（交流）電源波形是一個正弦波，并且隨著時間的推移不斷在最大值和最小值之間交替。

每個單獨重復或正弦波形周期之間所需的時間稱為“周期時間”或簡稱波形的周期。換句話說，波形重復自身所需的時間。

然后，這個周期可以隨著每秒波形從幾分之一秒到數千秒而變化，因為它取決于波形的頻率。例如，需要一秒鐘來完成其循環的正弦波形將具有一秒的周期時間。同樣，需要五秒鐘才能完成的正弦波將具有五秒的周期時間，依此類推。

因此，如果波形完成一個完整模式或循環之前所需的時間長度重復本身被稱為“波浪的周期”并以秒為單位進行測量，然后我們可以將波形表示為每秒的周期數，用字母 T 表示，如下所示。

正弦波波形

周期時間單位，（ T ）include：秒（ s ），毫秒（ ms ）和微秒（μs）。

對于正弦波波形只有，我們還可以用度或弧度表示波形的周期時間，因為一個完整周期等于360 o （ T = 360 o ）或Radians為2pi，2π（ T =2π），那么我們可以說2π弧度= 360 o - （記住這個?。?/p>

我們現在知道電波形重復自身所需的時間稱為周期時間或周期，表示固定的時間量。如果我們取周期的倒數（ 1 / T ），我們最終會得到一個值，表示一個周期或周期在一秒或每秒周期內重復的次數，這是通常稱為頻率，單位為赫茲，（Hz）。那么赫茲也可以被定義為“每秒周期數”（cps），1Hz恰好等于每秒1個周期。

周期和頻率都是彼此的數學倒數，并且是周期時間。波形減小，頻率增加，反之亦然，周期時間和頻率之間的關系為。

頻率與周期時間的關系

其中：?以赫茲為單位， T 為秒。

一個赫茲正好等于每秒一個周期，但是一個赫茲是一個非常小的單位，因此使用的前綴表示波形的數量級，如kHz，MHz，甚至GHz。

方波電波

方波波形廣泛用于電子用于時鐘和定時控制信號的微電子電路，因為它們是等長和平方持續時間的對稱波形，代表一個周期的每一半，幾乎所有數字邏輯電路都在其輸入和輸出門上使用方波波形。

與正波和負波峰具有平滑上升和下降波形的正弦波不同，另一方面，方波具有非常陡峭的幾乎垂直的上下兩側，頂部和底部平坦，產生與其描述相符的波形， - “Square”如下圖所示。

方波波形

我們知道方形電氣波形是sym因為周期的每一半都是相同的，所以脈沖寬度為正的時間必須等于脈沖寬度為負或零的時間。當方波波形在數字電路中用作“時鐘”信號時，正脈沖寬度的時間稱為周期的“占空比”。

然后我們可以說對于方波波形正或“開”時間等于負或“關”時間，因此占空比必須為50％（其周期的一半）。由于頻率等于周期的倒數（ 1 / T ），我們可以將方波波形的頻率定義為：

電波形示例No1

方波電波形的脈沖寬度為10ms，計算其頻率，（?）。

對于方波形波形，占空比為50％，因此波形周期必須等于： 10ms + 10ms 或 20ms

所以總結一下Square Waves。方波波形在形狀上是對稱的，并且具有等于其負脈沖寬度的正脈沖寬度，從而產生50％的占空比。在數字系統中使用方波波形來表示邏輯電平“1”，高幅度和邏輯電平“0”，低幅度。如果波形的占空比是50％以外的任何其他值，（半開半關 - 關），則結果波形將被稱為矩形波形或者如果“開啟”時間非常小a脈沖。

矩形波形

矩形波形類似于上面的方波波形，區別在于兩者波形的脈沖寬度是不相等的時間周期。因此，矩形波形被歸類為“非對稱”波形，如下所示。

矩形波形

上面的例子表明，正脈沖寬度的時間比負脈沖寬度短。同樣，負脈沖寬度可能短于正脈沖寬度，無論哪種方式，所得波形仍然是矩形波形。

這些正負脈沖寬度有時稱為“Mark”和“空間”分別與標記時間與空間時間的比率被稱為周期的“標記 - 空間”比率，對于方波波形，它將等于1。

電氣波形示例No2

矩形波形的正脈沖寬度（標記時間）為10ms，占空比為25％，計算其頻率。

給出占空比如果為25％或1/4并且這等于10ms的標記時間，那么波形的周期必須等于： 10ms（25％）+ 30ms（75％）等于 40ms（100％）總計。

矩形波形可用于通過va調節施加到諸如燈或電動機的負載的功率量占用波形的占空比。占空比越高，施加到負載的平均功率越大，占空比越低，施加到負載的平均功率越小，這就是使用“脈沖”的一個很好的例子。寬度調制“速度控制器。

三角波形

三角波形通常是雙向非正弦波形，在正峰值和負峰值之間振蕩。盡管稱為三角波，但三角波實際上更像是對稱的線性斜坡波形，因為它只是一個恒定頻率或速率的緩慢上升和下降電壓信號。在每個斜坡方向之間電壓變化的速率在周期的兩半期間相等，如下所示。

三角波形

通常，對于三角波形，正向斜坡或斜率（上升）與負向斜坡（衰減）的持續時間相同給三角波形一個50％的占空比。然后任何給定的電壓幅度，波形的頻率將決定波的平均電壓電平。

因此對于緩慢上升和緩慢的延遲時間斜率將給出比更快的更低的平均電壓電平上升和衰減時間。但是，我們可以通過改變上升或下降斜坡值來產生非對稱三角波形，從而為我們提供另一種通常稱為鋸齒波波形的波形

鋸齒波形

鋸齒波形是另一種類型的周期波形。顧名思義，波形的形狀類似于鋸片的齒。鋸齒狀波形可以具有自身的鏡像，具有緩慢上升但非常陡峭的衰減，或者幾乎垂直上升和緩慢衰減，如下所示。

鋸齒波形

正斜坡鋸齒波形更常見兩種波形類型中，波的斜坡部分幾乎是完全線性的。 Sawtooth波形通?？蓮拇蠖鄶岛瘮蛋l生器獲得，由基頻（?）和偶數諧波的所有整數比組成，1 / 2,1 / 4,1 / 6 1/8 ...... 1 / n等。實際上這意味著鋸齒波形富含諧波，音樂合成器和音樂家為音樂提供音質或音調色彩，沒有任何失真。

觸發和脈沖

雖然技術上觸發和脈沖是兩個獨立的波形，但我們可以將它們組合在一起， “觸發器”基本上只是一個非常狹窄的“脈沖”。不同之處在于觸發器在方向上可以是正的或負的，而脈沖在方向上只是正的。

A脈沖波形或“脈沖序列”，因為它們是更常見的是，一種非正弦波形，類似于我們之前看到的矩形波形。不同之處在于脈沖的確切形狀由周期的“標記 - 空間”比率確定，對于脈沖或觸發波形，波形的標記部分非常短，具有快速上升和衰減形狀，如圖所示下面。

脈沖波形

A脈沖是一個波形或信號本身。與高頻方波時鐘信號甚至矩形波形相比，它具有非常不同的標記 - 空間比。

“脈沖”和觸發器的目的是產生非常短的信號來控制發生某些事情的時間，例如，啟動定時器，計數器，單穩態觸發器或觸發器等，或作為觸發器來切換“開啟”晶閘管，三端雙向可控硅開關和其他功率半導體器件。

函數發生器

A函數發生器或有時稱為波形發生器是一種器件或者以所需頻率產生各種不同波形的電路。它可以生成正弦波，方波，三角波形和鋸齒波形以及其他類型的輸出波形。

有許多“現成的”波形發生器IC可用，所有這些都可以合并到一個用于產生所需的不同周期波形的電路。

一個這樣的器件是 8038 精密波形發生器IC，能夠產生正弦波，方波和三角波輸出波形，最小數量為外部組件或調整。通過正確選擇外部RC元件，可以選擇工作頻率范圍超過八十年的頻率，從0.001Hz到300kHz。

波形發生器IC

振蕩頻率在很寬的溫度和電源電壓范圍內都非常穩定，頻率可高達1MHz。三個基本波形輸出（正弦波，三角波和方波）中的每一個都可以從獨立的輸出端子同時獲得。 8038的頻率范圍是電壓可控的，但不是線性函數。三角對稱性和正弦波失真是可調的。

在下一個關于波形的教程中，我們將看一下用于生成的多諧振蕩器連續輸出波形或單個脈沖。用作脈沖發生器的一個這樣的多諧振蕩器電路稱為單穩態多諧振蕩器。