什么是方波、矩形波、修正正弦波、纯正弦波？

什么是方波、矩形波、修正正弦波、纯正弦波?如图所示：

一、方波：

方波是一种周期性的波形信号，其【qí】电压在两个【gè】不同的电平之【zhī】间【jiān】交替。方波的【de】特点是在正负【fù】电压值之间瞬间【jiān】切【qiē】换，没有平滑过【guò】渡。换句话说，方波的上升和下【xià】降边缘非常陡【dǒu】峭，几乎是垂直的。方波的【de】形状比正弦波和三角【jiǎo】波等其他波形更【gèng】简单。

(资料图片)

方波具有下列特征：

时间占空比：方波的时间占【zhàn】空比是指【zhǐ】在一个周【zhōu】期内，电【diàn】压处于高【gāo】状【zhuàng】态的时间占总周期时间的【de】比率。一个理【lǐ】想的方波有一【yī】个50%的【de】占空比，即高和【hé】低倍相等。

奇次谐波：方波的频谱特征表明，方波只含有奇次谐波，且其幅值随频率的增【zēng】加而逐渐减小【xiǎo】。这【zhè】就【jiù】意味着【zhe】方【fāng】波中含有大量的高频【pín】成分，会引起【qǐ】电磁干【gàn】扰和【hé】信号失真等【děng】问题【tí】。

无偶次谐波：对应【yīng】于奇次【cì】谐【xié】波，方波【bō】不包含偶次谐【xié】波【bō】。这是【shì】因为【wéi】方波关于时间轴是对称的，而偶次谐波关于时【shí】间【jiān】轴是反对称的，所以它【tā】们对方波的贡献为【wéi】零。

方波广泛应用于数字电路、定时器、逻辑控制、开关电源等领域。然而，对于需要连续、平滑交流电源的应用(如驱动电机或为敏感电子设备供电)，方波不适合【hé】，因为其【qí】高【gāo】频成分会导【dǎo】致【zhì】额外的损耗和干扰。这种情况下，正弦【xián】波或者其他更接近正【zhèng】弦【xián】波的东西会是【shì】更【gèng】好的选择【zé】。

方波与矩形波

二、矩形波：

矩形波是一种常见的信号波形，广泛应用于电子工程、通信工程、计算机科学等领域。

矩形波也是一种周【zhōu】期性【xìng】的【de】波形【xíng】，其【qí】特点是在【zài】一个周期内，波形会在【zài】一个电平上保【bǎo】持一段时间，然后【hòu】在【zài】另【lìng】一个【gè】电平上【shàng】保持一段时【shí】间，这种波形可用于PWM(脉冲【chōng】宽度调【diào】制)控制、音频信【xìn】号合成等。在PWM控制中，矩形波可以【yǐ】通过改变占空比来控【kòng】制输出电压的大小，从而实【shí】现【xiàn】对电机、灯等设备的控制。在音频信号合成中，矩形波可以通过添加滤波器来处理，以产生各种音色。

三、修正正弦波：

修正波是在波形上经过调整或校正的波形。在电力电子领域，最常【cháng】见的修改【gǎi】波形是修正正弦【xián】波，它是在方波的基【jī】础上进行【háng】改进，使之更接近于纯正弦波【bō】。修正【zhèng】正弦波在形【xíng】状上介于方波【bō】和纯正【zhèng】弦波之间【jiān】。

修正正【zhèng】弦波通常【cháng】由一个短暂的零电压【yā】相【xiàng】位和随后的两个【gè】不【bú】同电压电平的相位组成【chéng】。在一个周期【qī】内，修正后的【de】正弦【xián】波在高电平、零电平【píng】和低【dī】电【diàn】平之【zhī】间交替【tì】。方波相比【bǐ】，修正正弦【xián】波含有更少的高频成分【fèn】，更接近纯正弦波的特性，从【cóng】而减少信号失真【zhēn】和电磁干【gàn】扰。

与纯正【zhèng】弦波相比【bǐ】，修【xiū】正正弦波具【jù】有成【chéng】本低、结构【gòu】简单的优点。但改造【zào】后的正弦波输出的交流波形仍存在一定【dìng】程度的失真，可能会对【duì】一些敏感的电子设备造成影响【xiǎng】。对【duì】于【yú】波【bō】形要求较【jiào】高的应用，纯正弦【xián】波通常【cháng】是更【gèng】合适的选【xuǎn】择。

四、纯正弦波：

纯【chún】正弦波是一种【zhǒng】平滑、连续、周期性的波形【xíng】，其电压随时间【jiān】按正【zhèng】弦函数变化。纯【chún】正弦波【bō】具有以【yǐ】下特点：

波形平滑：与方【fāng】波【bō】、修正正【zhèng】弦波相比，纯正弦波波形【xíng】平滑、连续，无突变、无锐【ruì】边【biān】。这【zhè】使【shǐ】得纯正弦波【bō】更适合于【yú】对波形敏感的应【yīng】用，如驱动电动机【jī】和音频设备。

单一频率：纯正弦波只包含【hán】一个基频【pín】，没有高阶谐波。这意【yì】味着纯正【zhèng】弦【xián】波不会【huì】产生电磁干扰【rǎo】和信号失真等【děng】问题，可以【yǐ】提供更稳定、更【gèng】清洁的电力。

对称性：纯正弦波具有【yǒu】关于时间【jiān】轴的对【duì】称性，即在一个周【zhōu】期内，正半周期【qī】和负半周期的波形完全相同。这【zhè】有【yǒu】助于减少【shǎo】设备上【shàng】的机械和电气应力。

纯正弦波【bō】输出的交流电波形更接近【jìn】理想【xiǎng】交流电，更适合对波形要【yào】求更高的【de】应用场景【jǐng】。然而【ér】，纯正弦波的制造成本和复杂【zá】性通常是高的【de】。