什么是占空比？什么是周期？什么是频率？
什么是占空比？什么是周期？什么是频率？
在电子工程和信号处理领域，占空比、周期和频率是三个非常重要的基本概念。它们不仅在理论研究中占据重要地位，也在实际应用中发挥着关键作用。本文将通过通俗易懂的语言和直观的示例，帮助读者理解这三个概念的含义及其相互关系。
一、什么是占空比？
占空比（Duty Cycle）是脉冲信号中高电平持续时间与整个周期时间的比率。它通常用于描述脉冲宽度调制（PWM）信号，其中信号在一定频率下在高电平和低电平之间切换。
图1.1 60%占空比信号
占空比计算公式如下：
- 脉冲高电平持续时间（Ton）：是脉冲信号处于高电平状态的时间。
- 脉冲周期（T）：是脉冲信号从开始到重复出现所需的时间长度。
例如：如果一个脉冲信号的高电平持续时间为6毫秒（ms），而其总的周期为10毫秒（ms），那么它的占空比就是：
占空比单位：% （0%~100%）
除此之外，占空比平均电压也是一个关键参数。平均电压（Average Voltage）是指在一段时间内电压的平均值。对于周期性信号，如正弦波、方波、三角波或脉冲信号等，平均电压是指一个完整周期内电压的平均值。通俗点讲，咱们平时用万用表直流电压档测的就是平均电压。
需要注意的是，平均电压不是有效值电压。
那么，占空比的平均电压怎么计算呢？如下图：
图1.2 平均电压计算方法
平均电压 = 峰值电压 * 占空比；
如上图1.2，最高幅度电压（峰值电压）为5V，那么 平均电压 = 5V * 60% = 3V。
也计算说——占空比越大，则平均输出电压越大↓
图1.3 其他占空比下的平均电压
二、什么是周期？
周期是描述脉冲信号或任何周期性信号的一个基本参数。它指的是信号完成一次完整循环所需要的时间。对于脉冲信号而言，周期是指从一个脉冲的起点到下一个相同脉冲起点的时间间隔。
图2.1 不同波形的周期T
如上图2.1，方波波形选择上升沿为起点，那么与下一个脉冲上升沿的起点的时间间隔就是周期；同理，正弦波波形都是下降沿。
周期T可以用以下公式来表示：
- f 是频率，单位通常是赫兹（Hz）。
- T是周期，即脉冲信号完成一次完整循环所需要的时间，单位通常是秒（s）。
例如，如果一个脉冲信号的频率为1KHz，那么它的周期为：
三、什么是频率？
频率是指单位时间内脉冲信号重复出现的次数。频率的单位通常是赫兹（Hz），表示每秒的周期数。
频率的计算公式为：
- f 是频率，单位通常是赫兹（Hz）。
- T是周期，即脉冲信号完成一次完整循环所需要的时间，单位通常是秒（s）。
例如：如果脉冲周期为10毫秒（ms），那么频率为多少呢？
我们首先将 10毫秒（ms）转换为 秒（s）来计算频率。1毫秒等于0.001秒，因此周期T为：
现在我们可以计算频率了：
所以，如果脉冲信号的周期为10毫秒（ms），那么它的频率是100赫兹（Hz）。这意味着每秒钟脉冲信号会重复出现100次。
END