在電子電路中，我們經(jīng)常需要產(chǎn)生一些不同類型、不同形狀或不同頻率的波形做為信號(hào)波形，如正弦波、方波、矩形波、三角波、鋸齒波等等。這些波形通常會(huì)被用于時(shí)鐘信號(hào)、觸發(fā)脈沖、定時(shí)信號(hào)等等。

所謂波形，就是電壓或電流隨時(shí)間變化的直觀表示。通常是以時(shí)間做為基準(zhǔn)的X軸，電壓或電流隨時(shí)間t變化的大小數(shù)值則在Y軸表示，這樣在一段時(shí)間所形成的圖形，就是波形。波形的類型很多，按其在坐標(biāo)軸上的表現(xiàn)，實(shí)際上大體可以分為以下兩組。

** 1.單向波形：** 這些波形只會(huì)出現(xiàn)在零軸之上或零軸之下，不跨越零軸點(diǎn)。如方波時(shí)鐘脈沖信號(hào) ，通常使用時(shí)電壓只出現(xiàn)于0V之上，而不會(huì)使用負(fù)電壓。

** 2.雙向波形：** 這些波形會(huì)交替穿過零軸線，出現(xiàn)于Y軸的正負(fù)方向上。這樣的波形也可以稱為交替波形。如市電的正弦波，就是這樣的交替波形，電壓變化交替出現(xiàn)于Y軸正負(fù)方向 。

波形的三個(gè)特征：

** 周期：** 波形從開始到結(jié)束、重復(fù)自身所用的時(shí)間，單位一般是用秒。這個(gè)值也是正弦波的周期時(shí)間T或方波的脈沖寬度。

** 頻率：** 波形在一秒內(nèi)重復(fù)自身的次數(shù)，( ? = 1/T )，單位是赫茲(Hz)。

** 幅度：** 以電壓伏特或電流安培為單位測(cè)量的信號(hào)波形的幅度或強(qiáng)度。

周期和頻率互為倒數(shù)，所以波形的頻率越高，周期時(shí)間越短，反過來看就是周期越長(zhǎng)，頻率越低。

?以赫茲為單位，T以秒為單位。1Hz為1秒一個(gè)周期，1Hz是個(gè)很小的值，為了表示波形的周期數(shù)量級(jí)，通常加入下面的前綴符來表示。

正弦波 Sine Wave

正弦波的波形如上圖，在不同的幅度和不同周期下波形會(huì)不一樣。它的一個(gè)周期包括了正負(fù)半周，周期時(shí)間單位（T）可以是秒（s）、毫秒（ms）、微秒（us）和納秒（ns）等。對(duì)于正弦波還可以用度數(shù)或弧度來表示周期。一個(gè)完整的周期等于 360 ^o^ ( T = 360 ^o^ ) 或以弧度表示為2π ( T = 2π )，那么可以說 2π 弧度 = 360 ^o^ 。

方波 Square Wave

方波是一種對(duì)稱、每半個(gè)周期時(shí)間是相同的波形，與具有平滑上升和下降波形的正弦波不一樣，方波在正負(fù)峰值處有圓角，具有非常陡峭的上下升沿，頂部和底部平坦。當(dāng)用于數(shù)字電路時(shí)，正脈沖寬度時(shí)間稱為周期的“占空比”，方波波形的正（ON）時(shí)間等于負(fù)（OFF）時(shí)間是一致的，所以占空比是50%。方波常用于電路中的時(shí)鐘和定時(shí)控制信號(hào) 。根據(jù)下面的公式，我們可以嘗試計(jì)算一下方波的頻率，當(dāng)一個(gè)方波的脈沖寬度為10ms，因?yàn)檎伎毡葹?0%，那么周期就為10ms+10ms=20ms，頻率=1/T=1s/20ms=50Hz。

矩形波 Rectangular Wave

和上面的方形所不一樣的是它不是對(duì)稱的，屬于“非對(duì)稱”波形，周期內(nèi)的2個(gè)脈沖寬度不一樣。方波應(yīng)該也算是一種特殊的矩形波。矩形波有時(shí)也可以用正脈沖寬度和占空比來表示。如脈寬為10ms，占空比為25%，也就是說這個(gè)波形周期T為10ms（25%）+30ms（75%），那么頻率就是1/T=1s/40ms=25Hz。矩形波可以用于各種控制電路上，最典型的可以是通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)電壓或頻率等的PWM脈寬調(diào)制電路。

脈沖 Pulse

脈沖也稱脈波或脈沖波（pulse wave），波形和方波和矩形波形式上本無太大的區(qū)別，只是脈沖可以單個(gè)或以脈沖串形式被使用。脈沖波的形狀是周期的“Mark-to-Space”比率決定，脈沖的Mark部分非常短，且具有快速上升和下降的形狀。每個(gè)脈沖都可以是單獨(dú)的有效的波形和信號(hào)，使用它的目的就是產(chǎn)生一個(gè)非常短的信號(hào)來控制某些事件，也可以生成脈沖串列達(dá)到某種功能。如啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器或功率器件等等。

無論方波、矩形波或脈沖，理想的波形在高和低兩個(gè)值之間是瞬時(shí)變化的。而產(chǎn)生波形的電路因?yàn)橛形锢砭窒扌?，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。信號(hào)從低值上升到高值然后再下降所花費(fèi)的時(shí)間分別稱為脈沖上升時(shí)間（rise time）和脈沖衰減時(shí)間（fall time）。

三角波 Triangular Wave

三角波顧名思義形似三角形，正向上升與負(fù)向衰減的時(shí)間相同，相當(dāng)于提供了50%的占空比，電壓幅度與波形的頻率決定波形的平均電壓。較慢的上升下降斜率相比于較快的，得到的平均電壓更低。

鋸齒波 Sawtooth Wave

通過改變改變上升或下降的斜率，可以產(chǎn)生非對(duì)稱的三角波，形似于鋸片的齒，稱之為鋸齒波。下圖是二種類型的鋸齒波，前面一種是緩慢上升快速下降的正斜坡鋸齒波，后面一種是快速上升緩慢下降的負(fù)斜坡鋸齒波。三角波、鋸齒波可被用于掃描電路、D類放大電路等場(chǎng)合。

*文中圖片資料來源于互聯(lián)網(wǎng)