¿Qué es una onda cuadrada?

Una onda cuadrada es un tipo de forma de onda donde la señal tiene solo dos niveles. La señal cambia entre estos niveles a intervalos regulares y el cambio es instantáneo. Estas cualidades significan que un gráfico de la onda a lo largo del tiempo producirá formas con esquinas cuadradas. La onda cuadrada tiene usos prácticos en circuitos digitales y música.

La mayoría de las formas de onda siguen un patrón distinto conocido como seno. Dichas formas de onda cambian gradualmente entre dos niveles, de modo que un gráfico de la onda a lo largo del tiempo es una serie de curvas. Las olas del mar, las olas de luz y las olas del mar siguen un patrón sinusoidal, al igual que el nivel de voltaje en un sistema de corriente alterna.

Todas las demás formas de onda se clasifican como formas de onda no sinusoidales. El más conocido de estos, incluidas las formas de onda cuadrada, triangular y de diente de sierra, también implica una señal que fluctúa entre dos niveles. Sin embargo, cada uno de estos se comporta de una manera diferente, caracterizada por si el interruptor en una o ambas direcciones es instantáneo o gradual, cuánto tiempo tarda el interruptor y cuánto tiempo transcurre entre los interruptores. Los nombres provienen de la forma en que un gráfico de la onda a lo largo del tiempo produce la forma apropiada. Los cambios instantáneos de una onda cuadrada en ambas direcciones significan que el gráfico tiene la forma de la torreta de un castillo.

Una onda cuadrada es bastante simple de generar artificialmente. Esto lo hace particularmente adecuado para asegurarse de que las diferentes partes de un circuito estén sincronizadas correctamente. El patrón regular de la onda cuadrada actúa como un dispositivo de sincronización. La onda cuadrada también se puede usar para sintetizar sonidos en la música. Una onda de sonido que sigue el patrón de onda cuadrada suena similar a los instrumentos de viento como cuernos, trombones y saxofones.

En realidad, es imposible generar una onda cuadrada perfecta. Esto se debe a que habrá algunas limitaciones físicas en el dispositivo utilizado para generarlo. Por ejemplo, el cableado utilizado en los circuitos eléctricos del dispositivo tendrá cierta resistencia que retrasará el cambio en los niveles de voltaje.

La onda cuadrada a veces también se conoce como la función Rademacher. Ese nombre proviene de Hans Adolph Rademacher, un matemático alemán que emigró a los Estados Unidos. Además de contribuir con su propio trabajo al estudio matemático, enseñó a numerosos estudiantes que también se convirtieron en académicos e investigadores líderes en el campo.