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鋸齒波

鎖定
鋸齒波(Sawtooth Wave)是常見的波形之一。標準鋸齒波的波形先呈直線上升,隨後陡落,再上升,再陡落,如此反覆。是一種非正弦波,由於它具有類似鋸子一樣的波形,即具有一條直的斜線和一條垂直於橫軸的直線的重複結構,它被命名為鋸齒波。 [1] 
中文名
鋸齒波
外文名
Sawtooth Wave
類    別
波形
形    狀
鋸齒

鋸齒波定理定義

分段函數表示鋸齒波的表達式是A=2a(ft-[ft])-a(f為頻率,a為振幅)。方括號為向下取整函數,或高斯函數
用級數形式表示,則為A=-2/πΣ(sin(2πkft)/k)(k=1,2,...,∞)。右為動態演示,隨着諧波的增加,正弦波越來越接近鋸齒波。
鋸齒波波形 鋸齒波波形

鋸齒波特性領域

電學領域
我們平時看到的彩色電視屏幕和示波器上的陰極射線管上的圖像,是由光組成的柵格拼湊成的。而柵格的不同色調和亮度的形成過程中,鋸齒波起了重要的控制作用。
我們都知道,屏幕上的一幀圖像不是在同一時刻形成的,而是通過電子束掃描逐步出現的。控制掃描電子束方向的電磁鐵中,通的電流就是鋸齒波電流。當電流強度在直線上升的過程中,磁場強度逐步增強,電子束偏轉幅度逐漸加大,在屏幕上掃過,通過電子束不同時刻強弱的不同形成不同色調和亮度的光柵格;而當電流強度突然降低時,磁場強度隨之驟降,電子束迅速返回初始位置,開始下一輪掃描。

鋸齒波鋸齒波發生器

能週期地產生鋸齒形信號的電路,又稱掃描電路或時基發生器。鋸齒電壓或電流的波形如圖1,T為掃描週期,T1為掃描時間,T2為回掃時間。鋸齒電壓波主要用作示波管電路中的掃描電壓,鋸齒電流波主要用作顯像管電路中的偏轉電流。
鋸齒波發生器可分為自激式和他激式兩種。前一種的穩定性較差,現代的時基發生器多采用後一種。
鋸齒電壓發生器 圖2a是一種用RC充放電電路構成的他激式鋸齒電壓波發生電路。當輸入端為圖2b所示的脈衝電壓ui所控制時, 晶體管等效為一電子開關。當ui處於T1期間,晶體管截止,電源電壓Ec通過電阻R向電容C充電,C兩端的輸出電壓u0按指數規律上升。在T2期間,晶體管導通,C上電荷通過它放電,u0迅速下降。如果
T1/RC<<1即T1只佔指數曲線起始段的一小部分,則可以近似地認為在T期間u0是線性增長的。在Ec為定值的條件下,um越大,則掃描正程的線性程度越差。通常,圖2a電路對C的充電電流是按指數規律變化的,所以非線性係數較大。如果設法使充電電流保持為常數,則C兩端的電壓u0將按線性規律增長。恆流源充電或電容負反饋的鋸齒波發生器可達到這一要求 [2] 
一種用運算放大器構成的鋸齒電壓發生器。在0~T1的時間內電子開關K斷開,
輸出電壓u0隨時間呈線性變化。當K閉合時,u0即隨C的放電而迅速下降。只要開關K週期地啓閉,u0便依鋸齒形的規律而變化。
鋸齒電流發生器 在顯像管掃描電路中,鋸齒電流發生器的負載是電感線圈。當工作頻率較低,且線圈的分佈電容可以忽略時,電感線圈的作用可以用集總電感Ly和集總電阻Ry來代表(圖4)。晶體管T構成一個線性電流放大器,激勵信號電壓ui是鋸齒電壓波,流過Ly的電流iy是鋸齒電流波(圖5a),相應的uLuR上的電壓波形則分別如圖5b和c。uLuR的合成電壓波形uy如圖5d,這個波形稱為鋸齒脈衝波。在實際電路中,由於晶體管非線性特性和扼流圈LC分流的影響,掃描波形的線性較差。
參考資料
  • 1.    楊毅德.模擬電路(第2版):重慶大學出版社,2010-08-24:7.3.2
  • 2.    宋章啓, 王鑫, 曹春燕,等. Sagnac光纖水聽器鋸齒波相位偏置技術[J]. 中國激光, 2007, 34(7):957-961.