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，其电压【yā】在【zài】两【liǎng】个不同【tóng】的电平之间交替。方波【bō】的【de】特点是在正负电压值【zhí】之间瞬间切换，没有平滑【huá】过渡【dù】。换句话说，方【fāng】波的上升和下降边缘【yuán】非常陡峭，几【jǐ】乎是垂直的。方波的形【xíng】状比正弦波和【hé】三角波等其他【tā】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【jiān】占空比是指【zhǐ】在【zài】一个周期内，电压处于高状态【tài】的时间【jiān】占【zhàn】总周期时间的比【bǐ】率。一个理想的方波有一个【gè】50%的占【zhàn】空比，即高和【hé】低倍相等【děng】。

奇次谐波：方【fāng】波【bō】的频谱特征表明【míng】，方波只含有奇次谐波，且其幅值随频率【lǜ】的增【zēng】加而逐【zhú】渐【jiàn】减小。这就意味着方波【bō】中含有大【dà】量的高频成【chéng】分，会引起电磁干扰和信【xìn】号失【shī】真等问题。

无偶次谐波：对【duì】应于奇次【cì】谐波，方波不包【bāo】含偶次谐波。这是因为方波关于时间【jiān】轴是对称的，而偶次谐波关【guān】于【yú】时间轴是【shì】反对【duì】称【chēng】的，所以它们【men】对方波的贡【gòng】献为零。

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【bèi】供电)，方波不适【shì】合，因为其高频成分会【huì】导致【zhì】额外的损耗和干【gàn】扰。这种情况【kuàng】下，正弦波【bō】或【huò】者其他更接近正【zhèng】弦波的【de】东西会是【shì】更好的选择。

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【zhǒng】周期性的波形，其特【tè】点是【shì】在一个周期内【nèi】，波形会在一【yī】个电平【píng】上保【bǎo】持一段【duàn】时间【jiān】，然后在另一个电平上保【bǎo】持一【yī】段时间，这种波形可【kě】用于PWM(脉冲【chōng】宽度【dù】调制)控【kòng】制、音频信号合【hé】成等【děng】。在PWM控制中，矩形波可以通过改变占空比【bǐ】来控制输出电【diàn】压的【de】大小【xiǎo】，从而实现对电机、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，最常见【jiàn】的修改波形是修正正弦波，它是在【zài】方【fāng】波的基【jī】础上进行改进，使之更接近于【yú】纯正弦波。修【xiū】正正【zhèng】弦波在形状上介于【yú】方波【bō】和纯正弦波【bō】之【zhī】间。

修正【zhèng】正弦波通常由一个短暂的零电压【yā】相位和随【suí】后的两个不同电压电平【píng】的【de】相位组成。在一个周期内，修正后的正弦波【bō】在【zài】高电平【píng】、零【líng】电平和低电【diàn】平之【zhī】间交【jiāo】替。方波相比，修【xiū】正正弦波含【hán】有更少的高频成分，更接近纯【chún】正弦波【bō】的【de】特性，从而减少信号失真和电磁【cí】干【gàn】扰。

与纯正弦波相比，修正【zhèng】正弦【xián】波具有成【chéng】本低、结【jié】构简单的优点。但改造【zào】后的【de】正弦波【bō】输出的交流波形仍存在【zài】一定程度的失真【zhēn】，可能会对一【yī】些敏感的电子设备【bèi】造成影响。对于波形要【yào】求较高的【de】应【yīng】用，纯正弦波通常是更合适的【de】选择【zé】。

四、纯正弦波：

纯【chún】正弦波是【shì】一种平滑、连续、周期性的波形【xíng】，其电压随时间按正弦【xián】函数变【biàn】化。纯【chún】正弦波具【jù】有以下特【tè】点：

波形平滑：与方波、修正正弦波相比，纯【chún】正弦波波形【xíng】平【píng】滑、连续，无突变、无锐边。这【zhè】使得纯正弦波更【gèng】适【shì】合于【yú】对【duì】波形敏感的应用，如驱【qū】动【dòng】电动机和【hé】音【yīn】频设备。

单一频率：纯正弦波只包含【hán】一【yī】个基频，没【méi】有【yǒu】高阶谐波。这意味着纯【chún】正弦波不会产生【shēng】电磁干扰【rǎo】和【hé】信号失真等【děng】问题，可以提供更稳【wěn】定、更清洁的电力。

对称性：纯正【zhèng】弦波具【jù】有关于时间轴的对【duì】称【chēng】性，即在一【yī】个周期内，正半周期和负半【bàn】周期的波形完全相同【tóng】。这有助【zhù】于减少设备上【shàng】的机械和电气应力。

纯正弦波输出【chū】的交流电波形更【gèng】接近理想交【jiāo】流电【diàn】，更适【shì】合对波形要求【qiú】更高的应用场【chǎng】景。然【rán】而，纯正弦波的制造成本和复杂【zá】性通常是【shì】高的。