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- 鋸齒波
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鋸齒波
鋸齒波
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。
用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)。方括弧為向下取整函數,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,隨著諧波的增加,正弦波越來越接近鋸齒波。
鋸齒波波形
鋸齒波
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。
鋸齒波音色顯得鏗鏘嘹亮,有穿透力。與方波一樣,鋸齒波是合成樂器中常出現的合成主音音色。在GM音源的音色庫中,第82號音色就是鋸齒波音色。
鋸齒波給人的視覺通感通常是亮紅或亮黃色。在著名的音樂動畫Animusic中,鋸齒波被描繪成純紅色(#FF0000)可以旋轉的激光束,很貼切地體現了鋸齒波音色富有穿透力的特點。
能周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為掃描周期,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採用后一種。
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u所控制時, 晶體管等效為一電子開關。當u處於T期間,晶體管截止,電源電壓E通過電阻R向電容C充電,C兩端的輸出電壓u按指數規律上升。在T期間,晶體管導通,C上電荷通過它放電,u迅速下降。如果
T/RC<<1即T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u是線性增長的。在E為定值的條件下,u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u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。
一種用運算放大器構成的鋸齒電壓發生器。在0~T的時間內電子開關K斷開,
輸出電壓u隨時間呈線性變化。當K閉合時,u即隨C的放電而迅速下降。只要開關K周期地啟閉,u便依鋸齒形的規律而變化。