振盪周期

振盪周期

廣義上指任何振動(振盪)現象重複出現的時間間隔(周期);該概念更多用於物理學科,指電量(如電壓、電流等)的完成一次振動所需要的時間。在波形圖上,兩個相鄰同方向峰值之間的時間間隔稱為振盪周期Tp。

基本介紹

  • 中文名:振盪周期
  • 外文名:The oscillation period
  • 涉及領域:物理、信號處理、控制理論等
  • 相關概念:振盪,周期,振盪頻率,阻尼等
基本概念,相關領域,電路電子學,信號處理,控制理論,典型套用,簡述,系統分析,單片機/晶振,

基本概念

振盪是指物理量或物理現象具有周期性往復變化的特性;振盪周期指物理量或物理現象完成一次振動所需時間,物理學上常用來描述電量的振盪周期。
通常情況下,振盪周期由波形圖上兩個相鄰同方向峰值之間的時間間隔得到,與之相對應的物理量是振盪頻率fp(頻率),振盪頻率和振盪周期互為倒數關係,即

相關領域

電路電子學

振盪周期指電路中的電量(電流、電壓等)在極大值和極小值之間隨時間作周期性重複變化的時間間隔。根據振盪的幅值變化分為等幅振盪、減幅振盪(衰減震盪)和增幅振盪(發散振盪),其波形圖示意如概述插圖所示。(推薦書籍:稻葉保著,《振盪電路的設計與套用》,科學出版社)

信號處理

振盪周期指周期性信號作周期性重複變化的時間間隔。在信號處理領域,振盪周期即指周期信號的周期,因為對周期信號的處理是最基礎和廣泛的,不論是模擬信號還是數位訊號,一種常用的處理方法就是將一個待處理信號延拓為周期信號進行處理。

控制理論

在自動控制原理中,振盪周期指系統發生振盪時,輸出作周期性重複變化的時間間隔。振盪周期屬於系統評價的動態性能指標,可以用來衡量系統的動態性能。

典型套用

簡述

無論是在哪個專業領域中,振盪周期都有著相近的意義,即周期性變化的度量。任何發生振盪的系統都存在振盪周期的概念,無論是收斂(減幅)的還是發散(增幅)的。振盪周期或振盪頻率都可以用來描述一個系統(包括電路)的動態性能。通常來說,振盪周期越小,系統的精度將會越高,這和我們日常生活中所聽到的處理器(如電腦處理器)頻率越高,一般性能越好是相對應的。

系統分析

在控制理論中,振盪是設計或分析控制系統所難以避免的問題,就設計來說,為了設計出一個符合要求的穩定系統,對振盪現象的控制是十分重要的。
對典型二階系統,自然頻率(無阻尼振盪頻率)
阻尼比ζ 對系統的回響情況起著決定作用。已知這兩個參數則可以反映系統的具體振盪狀態。
ζ<0 時,系統不穩定,即發散,通常不討論不穩定系統的振盪周期;
ζ=0 時,系統無阻尼(臨界穩定),幅值不變;
0<ζ<1 時,系統為欠阻尼,會產生衰減振盪,通常研究的為欠阻尼情況;
ζ=1 時,系統為臨界阻尼,不產生振盪;
ζ>1 時,系統為過阻尼,不產生振盪。
根據自然頻率和阻尼比,可以得到更直觀的系統時域動態性能指標參數,以二階欠阻尼系統為例:
上升時間
,其中
,下同;
超調量
另外還有調節時間、延遲時間、振盪次數等可參考胡壽松主編的《自動控制原理(第六版)》,P75-P78

單片機/晶振

單片機系統中,定時器/計數器的工作中,定時器需要藉助單片機內部提供的脈衝進行定時,此時,定時的依據是CPU提供的周期性振盪,這個內部振盪的最大頻率稱為單片機的振盪頻率,振盪一次所需的時間稱為振盪周期,通常來說12個振盪周期成為一個機器周期,也就是進行一次運算/計數所需要的時間。此外,單片機系統也可以通過外部晶振提供振盪進行工作。

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