交流波形与理论

交流波简介

交流电是周期性地改变其方向的电流。正如我们前面讨论的交流电流本质上是双向的。交流波形是表示/描述交流电所有特性的波形。

交流波形一般用正弦波形表示,其数学公式为

A (t) = asin (2π休憩)

在那里,

A是信号的振幅

T是时间段

F是信号的频率

在产生交流电流的过程中,导线或线圈在由两块磁铁产生的磁场中旋转。如果我们把动线圈/动线的实例按时间绘制出来,就会形成一个交流电图,称为“交流波形”。交流波形随时间而变化,因此它们也被称为时间相关信号或周期信号。

根据交流电流的产生方法,可以得到不同类型的波形。但正弦波形是描述交流电流最常用的波形。

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交流波形表示

在正弦波形的帮助下,我们可以了解交流电流的所有特征和演变。我们用正弦波的振幅与周期的关系来表示。振幅(有时称为电压)用纵轴表示,横轴表示时间周期。

在交流波形表达式中,A (t) = asin (2π π休憩),A (t)是随时间变化的函数。一般来说,交流波形如下所示。

交流波形表示

交流波形在正半周和负半周具有相同的幅值。波形的振幅将根据时间来测量。这就是为什么交流波形是随时间变化的。

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周期波形的类型

我们可以用许多种波形来解释交流电。由于交流电流是时间相关的,即周期性的,所有用来描述交流电流的波形也是周期性的。通常用来表示交流电流的其他类型的波形如下所述。

  • 正弦波
  • 方波
  • 锯齿波
  • 三角波

因为我们已经熟悉了正弦波,让我们从方波开始。

方波形

方波主要用于表示诸如电压电路输出等电信号,也用于表示时钟信号。它们在本质上是对称的,这意味着它们在正波和负波的形式中代表相同的持续时间。

这些波形不是圆形的。它们不是在峰值振幅,而是垂直上下,在峰值电压水平时顶部平坦。因为顶部是平的,所以它们看起来像正方形。这就是为什么它们被称为“方波”。方波的例子如下图所示

方波

我们已经知道方波在本质上是对称的。在这种情况下,完成正半循环所花的时间必须等于完成负半循环所花的时间。这样我们就可以通过计算方波的上升时间和下降时间来计算方波的占空比。占空比的意思是“从正半循环到波形所花费的时间”。

如果我们说+ ve半循环所花费的时间是“On time”,而- ve半循环所花费的时间是“Off time”。方波的频率可由所给公式求出。

频率=1/(“开”时间+“关”时间)

大多数数字电子电路波形只用方波表示。

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SAW -齿波形

这是另一种周期波形。在这种波形中,在极端时刻(低或高)的波形峰值就像钢锯的锯齿。这就是为什么我们称之为锯齿波。锯齿波有两种形式。一种是正斜齿波,另一种是负斜齿波。
在正斜面锯齿波中,它具有缓慢上升时间和高度陡峭衰减的特点。

正斜面锯齿波形

在负斜锯齿波中,其上升时间快,下降速度慢。

负斜锯齿波形

最常用的锯齿波形式是正斜波。它的频率是偶数次谐波的比率,比如1/2,1/4,1/6,1/8,1/n等等。

锯齿波由于其高的谐波容量,被音乐家用来在音频设备中产生高清晰度的声音。

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三角波

三角波是在正负值之间振荡的波。这些在本质上也是双向的。它的形状类似于线性正斜锯齿波形。三角波具有缓慢上升时间和快速衰减时间。

三角波形的电压变化率,在正半周期和负半周期内是相等的。

三角波形
三角形波形的占空比为50%,因为上升和下降所需的时间相等。三角波的频率是其电压水平的平均值。

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交流波形特征

交流波形可以用它的振幅、频率、时间周期等基本特征来解释。

振幅

电流或电压的最大值称为“幅值”。这可以用正弦波的正峰值或负峰值来表示。这个最大电压水平也被称为峰值电压。它可能是积极的,也可能是消极的。数值中的负号表示电流流向。

波形的振幅表示

时间

完成一个完整周期所花的时间被称为“时间段”。它被标记为“T”。时间周期可以计算,从交流正弦波上的任何一点开始。无论我们从哪里开始测量时间周期,它都是完成一个完整周期的问题。

波形周期的表示

频率

波形的频率是其周期的倒数。它也可以解释为“一秒钟发生正弦波周期的次数”。频率是用赫兹(HERTZ)来衡量的,赫兹是德国科学家亨利克·赫兹的名字,他证明了电磁波的存在。

它由字母f表示

频率可以用下面的公式来测量。

频率= 1 /时间段。

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总结

  • 周期性地改变其方向的电流称为“交流电”或“交流电”。
  • 代表交流波形特征的波形称为“交流波形”。
  • 通常我们用正弦波来解释交流电流的特性。
  • 我们可以用许多其他类型的波形来解释交流电。他们是
    • 方波形式
    • 三角波形
    • 锯齿波形式
  • 交流波形的基本特征是振幅、时间段和频率。

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