En este artículo se explica qué son las ondas cuadradas. Así que encontrarás cuáles son las características de una onda cuadrada, para qué sirve una onda cuadrada, cómo aproximarla mediante una serie de Fourier y, por último, la diferencia entre una onda cuadrangular y una onda rectangular.
Índice
¿Qué es una onda cuadrada?
Una onda cuadrada es una onda de corriente alterna que solo tiene dos valores: un valor máximo y un valor mínimo. Es decir, una onda cuadrada es una señal eléctrica que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios.
Las ondas cuadradas se usan principalmente para generar señales eléctricas, normalmente con valores de 1 y 0 o, también, de 1 y -1. Así pues, las ondas cuadradas son la base de la electrónica digital.
Una de las características de las ondas cuadradas es que son periódicas, ya que repiten su gráfica siempre cada el mismo periodo de tiempo.
En definitiva, la diferencia entre la onda cuadrada y otros tipos de ondas es que la onda cuadrada no pasa por los valores intermedios, sino que va desde el valor mínimo al valor máximo y al revés.
¿Para qué sirve una onda cuadrada?
Básicamente, las ondas cuadradas sirven para el procesamiento de señales digitales. Asimismo, las ondas cuadradas tienen muchos usos, como por ejemplo:
- En procesadores y controladores digitales como señal de reloj.
- En sensores o convertidores de digital a analógico y de analógico a digital, como señal modulada por ancho de pulso.
- En osciloscopios como señal de prueba para calibrar el dispositivo.
- En sintetizadores como una de las formas de onda fundamentales.
- En dispositivos simples o incluso en juguetes como un señal de sonido simple.
Serie de Fourier de una onda cuadrada
Una onda cuadrada se puede aproximar con una serie de Fourier. En concreto, una onda cuadrada con una amplitud de 1 se puede representar como una infinita suma de ondas sinusoidales usando la siguiente expansión 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://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9743678f7792730643b739de0a20ede0_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Como puedes ver en la siguiente gráfica, una onda cuadrada se puede aproximar con la fórmula de la serie de Fourier expuesta justo arriba.
Debes tener presente que la onda cuadrada perfecta, es decir, una onda que tienen transiciones instantáneas entre el valor alto y el valor bajo, nunca se llega a alcanzar. Debido a las limitaciones físicas de los generadores de ondas, hay un tiempo de transición entre el valor máximo y el valor mínimo.
Onda cuadrada y onda rectangular
En este apartado veremos cuál es la diferencia entre una onda cuadrada y una onda rectangular, ya que son dos tipos de ondas muy similares.
La diferencia entre una onda cuadrada y una onda rectangular es que la onda cuadrada tiene dos niveles de tensión con la misma duración de tiempo, en cambio, en una onda rectangular la duración del valor bajo es diferente a la duración del nivel alto.
Como puedes ver en el gráfico de la onda rectangular representada arriba, el valor bajo de la onda dura más que el valor alto, por lo tanto, se trata de una onda rectangular y no de una onda cuadrada.
