占空比

工作週期（英語：Duty Ratio，Duty Cycle^[2]），是頻射、微波電路、低頻交流和直流電流等多個領域的一個概念，表示在一個周期內，工作時間與總時間的比值^[3]，有多個具體定義方式^[4]。

工作週期 ${\displaystyle D}$ 定義為脈衝序列信號在一個周期內，正半周持續時間與周期的比值^[1]。

定義

工作週期D定義為脈衝持續時間（${\displaystyle \tau }$）與方波周期（T）的比值。

工作週期有多個定義方式^[4]：

• 在一串理想的脈衝序列中（如方波），代表1的正脈衝的持續時間與脈衝總周期的比值。例如：脈衝寬度1μs，信號周期4μs的脈衝序列工作週期為0.25。
• 在一段連續工作時間內脈衝占用的時間與總時間的比值。
• 在連續可變斜率增量調製中，比特「1」的平均比例。
• 在周期型的現象中，現象發生的時間與總時間的比。
• 脈衝信號高電平持續的時間（稱為脈衝寬度）與脈衝周期的比值，稱為脈衝的工作週期 ${\displaystyle D}$^[5]。即

${\displaystyle D={\frac {PW}{T}}\times 100\%}$^[6]

• 在焊接供電中^[7]，工作週期是焊接設備的規格，指每10分鐘裡，電焊機能連續工作幾分鐘，而不會導致過熱，影響壽命^[8]。例如：一個工作週期為20％的電焊機意味著，每工作2分鐘必須休息8分鐘^[9]。
• 在（射頻）電子學的領域，包括核磁共振波譜法（NMR）中的工作週期指平均功率與峰值功率的比值。^[9]

測量與調節

參見：示波器、萬用表、信號發生器和脈衝寬度調製

示波器（左）和萬用表（右）可以用來測量工作週期^[10]。

測量工作週期一般可以用示波器（波形顯示）或萬用表（數值顯示）來完成^[11][12]。調節信號發生器可以提供工作週期可變的脈衝信號^[13]。

應用

汽車控制系統

工作週期信號可以控制電磁閥的開啟度，如炭罐清除閥和自動變速器等機構中的液壓控制閥等。炭罐清除閥大約每隔4分鐘開啟1分鐘。但由於發動機有不同的工作狀況，簡單地全開、全閉不能滿足要求。採用工作週期控制信號，能通過脈衝電流的脈寬在0～100%間控制炭罐清除閥的開度。^[12]

生物系統

工作週期的概念也用於描述神經元和肌肉纖維的活動。例如，在生物神經網絡中，工作週期特別指一個周期中神經元保持活動比例。^[14]

參考文獻

1. 电工电子技术与EDA基础, 第 2 卷. 清華大學出版社. 2004: 142. ISBN 7302121982.
2. Rudolf F. Graf. Modern Dictionary of Electronics. Elsevier Science. 1999: 225. ISBN 978-0-08-051198-6.
3. Barrett, Steven Frank; Pack, Daniel J. Timing subsystem. Microcontrollers Fundamentals for Engineers and Scientists. Morgan and Claypool Publishers. 2006: 51–64. ISBN 1-598-29058-4.
4. Federal Standard 1037C, "Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms". Boulder, Colorado: Institute for Telecommunication Sciences. 1996 [2011-03-03]. （原始內容存檔於2016-08-18）.
5. 王鴻明 (編). 电工技术与电子技术. 清華大學出版社. 2000. ISBN 7302039968.
6. Cox, James F.; Chartrand, Leo. Nonsinusoidal oscillators. Fundamentals of Linear Electronics: Integrated and Discrete 2. Cengage Learning. June 26, 2001: 511–584. ISBN 0-766-83018-7.
7. Brown, Martin. How a switching power supply works. Practical Switching Power Supply Design (Motorola Series in Solid State Electronics). San Diego, CA: Academic Press. 1990: 5–8. ISBN 0-121-37030-5.
8. What does the term duty cycle mean?. ZENA, Inc. welding systems. [2011-03-23]. （原始內容存檔於2020-07-28）.
9. 丁尚武. 什麼是duty cycle?. 實驗室內部演講資料. 2002 [2017-07-02]. （原始內容存檔於2010-06-10）.
10. Dietmar Benda: Wie misst man mit dem Oszilloskop? Franzis, 2007, ISBN 978-3-7723-6766-3.
11. 数字万用表的使用方法之频率/工作週期测量. MTOOU.INFO. [2017-07-02]. （原始內容存檔於2019-06-13）.
12. 王錦俞; 朱軍. 谈汽车上常用的工作週期信号和脉宽信号 (PDF). Motor-China: 68. [2017-07-02]. （原始內容 (PDF)存檔於2013-01-30）. 引文使用過時參數coauthors (幫助)
13. 雅各布; 蔣曉穎 譯. 功率电子学: 原理与应用. 清華大學出版社. ISBN 7302089337. 引文使用過時參數coauthors (幫助)
14. Harris-Warrick, Ronald; Nagy, Frédéric; Nusbaum, Michael. Harris-Warrick, Ronald; Marder, Eve; Silverston, Alan; et al , 編. Dynamic biological networks: the stomatogastric nervous system. Massachusetts: MIT Press. 1992: 87–139. ISBN 0-262-08214-4.