數字波形與脈沖

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數字波形

數字波形由在高、低電平之間變換的一系列電平組成。圖a給出了當電壓(或電流)從正常的低電平轉變為高電平，然后再回到低電平時產生的一個正脈沖。圖b給出當電壓(或電流)從正常的高電平轉變為低電平，然后再回到高電平時產生的一個負脈沖。數字波形就是由這一系列的脈沖組成。

如上圖所示，脈沖有兩個邊沿:在t₀時刻首先出現的為前沿，在t₁時刻隨后出現的為后沿。一個正脈沖，前沿是上升沿，后沿是下降沿。圖1中所示的脈沖是理想的脈沖，因為假設上升沿和下降沿的轉變是瞬間完成，即沒有時間延遲。實際上，盡管大多數的數字波形可以假定為理想脈沖，但這些轉變從來不會瞬間完成。

圖2給出了一個非理想的脈沖。實際上，所有脈沖或多或少存在這些非理想的特性。通常，雜散電感和電容效應會產生超調和振蕩，雜散電容和電路電阻形成時間常數不大的RC電路，會引起高電平值下調。

從低電平到高電平所需的轉換時間稱為上升時間(t_r)，從高電平到低電平所需的轉換時間稱為下降時間(t_f)。在實際中，通常上升時間是指從脈沖幅度(從基線開始的脈沖高度)的10%-90%間的轉換時間，下降時間則是指從脈沖幅度的90%-10%間的轉化時間，如圖2所示。上升時間和下降時間不包括脈沖頂部和底部的10%，因為這部分區域的波形是非線性的。脈沖寬度(t_pw) 是脈沖的持續時間，通常把上升沿和下降沿的50%點之間的時間間隔定義為脈沖寬度，如圖2所示。

在數字系統中，大多數波形都由一系列脈沖組成，有時稱為脈沖序列，可以分為周期和非周期波形。周期波形就是以一個固定的時間間隔不斷重復的波形，這個時間間隔稱為周期(T)。 頻率(f)是波形重復的速率，單位是赫茲(Hz)。 而一個非周期性脈沖波形則不會以一個固定的時間間隔重復出現，它可由隨機的不同脈沖寬度的脈沖組成。也可由隨機的不同時間間隔的脈沖組成。  

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