Este artigo explica o que são ondas quadradas. Você descobrirá, portanto, quais são as características de uma onda quadrada, para que serve uma onda quadrada, como abordá-la usando uma série de Fourier e, por fim, a diferença entre uma onda quadrangular e uma onda retangular.
O que é uma onda quadrada?
Uma onda quadrada é uma onda de corrente alternada que possui apenas dois valores: um valor máximo e um valor mínimo. Em outras palavras, uma onda quadrada é um sinal elétrico que alterna seu valor entre dois valores extremos sem passar por valores intermediários.
Ondas quadradas são usadas principalmente para gerar sinais elétricos, geralmente com valores de 1 e 0, ou mesmo 1 e -1. Assim, as ondas quadradas formam a base da eletrônica digital.
Uma das características das ondas quadradas é que elas são periódicas, pois sempre repetem seu padrão no mesmo período de tempo.
Resumindo, a diferença entre a onda quadrada e outros tipos de ondas é que a onda quadrada não passa por valores intermediários, mas sim vai do valor mínimo ao valor máximo e vice-versa.
Para que serve uma onda quadrada?
Basicamente, ondas quadradas são usadas para processamento digital de sinais. Além disso, as ondas quadradas têm muitos usos, como:
- Em processadores e controladores digitais como sinal de clock.
- Em sensores ou conversores digital-analógico e analógico-digital, como sinal modulado por largura de pulso.
- Em osciloscópios como sinal de teste para calibrar o dispositivo.
- Em sintetizadores como uma das formas de onda fundamentais.
- Em dispositivos simples ou mesmo em brinquedos como um simples sinal sonoro.
Série de Fourier de uma onda quadrada
Uma onda quadrada pode ser aproximada com uma série de Fourier. Mais precisamente, uma onda quadrada com amplitude 1 pode ser representada como uma soma infinita de ondas senoidais usando a seguinte expansão de Fourier:
![\begin{aligned}\displaystyle x(t)& =\frac{4}{\pi} \sum_{k=1}^\infty \frac{\sin\bigl(2\pi(2k-1 )ft\bigr)}{2k-1}\\[2ex]&= \frac{4}{\pi}\left( \sin(wt)+\frac{1}{3}\sin(3wt)+ \frac{1}{5}\sin (5wt)+\dots\right)\end{aligned}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-773d18deaa9c39c601e8416172769e0c_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Como você pode ver no gráfico abaixo, uma onda quadrada pode ser aproximada com a fórmula da série de Fourier logo acima.
Você deve ter em mente que a onda quadrada perfeita, ou seja, uma onda que tem transições instantâneas entre valor alto e baixo, nunca é obtida. Devido às limitações físicas dos geradores de ondas, existe um tempo de transição entre o valor máximo e o valor mínimo.
onda quadrada e onda retangular
Nesta seção veremos a diferença entre uma onda quadrada e uma onda retangular, pois são dois tipos de ondas muito semelhantes.
A diferença entre uma onda quadrada e uma onda retangular é que a onda quadrada possui dois níveis de tensão com a mesma duração. Porém, em uma onda retangular, a duração do valor baixo é diferente da duração do nível alto.
Como você pode ver no gráfico de onda retangular mostrado acima, o valor baixo da onda dura mais do que o valor alto. É, portanto, uma onda retangular e não uma onda quadrada.