Che cos'è un'onda quadra?

Un'onda quadra è un tipo di forma d'onda in cui il segnale ha solo due livelli. Il segnale commuta tra questi livelli a intervalli regolari e l'interruttore è istantaneo. Queste qualità significano che un grafico dell'onda nel tempo produrrà forme con angoli quadrati. L'onda quadra ha usi pratici nei circuiti digitali e nella musica.

La maggior parte delle forme d'onda segue uno schema distinto noto come seno. Tali forme d'onda si spostano avanti e indietro tra due livelli gradualmente, in modo tale che un grafico dell'onda nel tempo sia una serie di curve. Le onde del mare, le onde luminose e le onde del mare seguono tutti uno schema sinusoidale, così come il livello di tensione in un sistema a corrente alternata.

Tutte le altre forme d'onda sono classificate come forme d'onda non sinusoidali. Il più noto di questi, tra cui l'onda quadra, l'onda triangolare e le forme d'onda a dente di sega coinvolge anche un segnale che oscilla tra due livelli. Tuttavia, ognuno di questi si comporta in modo diverso, caratterizzato dal fatto che l'interruttore in una o entrambe le direzioni sia istantaneo o graduale, quanto tempo impiega l'interruttore e quanto tempo trascorre tra gli interruttori. I nomi derivano dal modo in cui un grafico dell'onda nel tempo produce la forma appropriata. I cambiamenti istantanei di un'onda quadra in entrambe le direzioni indicano che il grafico ha la forma di una torretta di un castello.

Un'onda quadra è abbastanza semplice da generare artificialmente. Ciò lo rende particolarmente adatto per assicurarsi che le diverse parti di un circuito siano sincronizzate correttamente. Il modello regolare dell'onda quadra funge da dispositivo di temporizzazione. L'onda quadra può anche essere utilizzata per sintetizzare suoni in musica. Un'onda sonora che segue il modello ad onda quadra suona in modo simile agli strumenti a fiato come corni, tromboni e sassofoni.

In realtà, è impossibile generare un'onda quadra perfetta. Questo perché ci saranno alcune limitazioni fisiche al dispositivo utilizzato per generarlo. Ad esempio, il cablaggio utilizzato nei circuiti elettrici del dispositivo presenterà una certa resistenza che ritarda la variazione dei livelli di tensione.

L'onda quadra è talvolta nota anche come funzione Rademacher. Quel nome deriva da Hans Adolph Rademacher, un matematico tedesco emigrato negli Stati Uniti. Oltre a contribuire con il proprio lavoro allo studio matematico, ha insegnato a numerosi studenti che sono anche diventati accademici e ricercatori leader nel settore.