Wat is een vierkante golf?

Een blokgolf is een type golfvorm waarbij het signaal slechts twee niveaus heeft. Het signaal schakelt met regelmatige tussenpozen tussen deze niveaus en de schakelaar is direct. Deze eigenschappen betekenen dat een grafiek van de golf in de tijd vormen met vierkante hoeken zal produceren. De blokgolf heeft praktische toepassingen in digitale schakelingen en muziek.

De meeste golfvormen volgen een duidelijk patroon dat bekend staat als sinus. Dergelijke golfvormen schakelen geleidelijk heen en weer tussen twee niveaus, zodat een grafiek van de golf in de tijd een reeks krommen is. De golven van de zee, lichtgolven en zeegolven volgen allemaal een sinuspatroon, evenals het spanningsniveau in een wisselstroomsysteem.

Alle andere golfvormen worden gecategoriseerd als niet-sinusvormige golfvormen. De meest bekende hiervan, waaronder de blokgolf, driehoekgolf en zaagtandgolfvormen, omvatten ook een signaal dat fluctueert tussen twee niveaus. Elk van deze gedraagt ​​zich echter op een andere manier, gekenmerkt door of de schakelaar in een of beide richtingen onmiddellijk of geleidelijk is, hoe lang de schakelaar duurt en hoe lang verstrijkt tussen de schakelaars. De namen komen van de manier waarop een grafiek van de golf in de tijd de juiste vorm produceert. De onmiddellijke veranderingen van een blokgolf in beide richtingen betekent dat de grafiek de vorm heeft van het torentje van een kasteel.

Een vierkante golf is vrij eenvoudig om kunstmatig te genereren. Dit maakt het bijzonder geschikt om ervoor te zorgen dat verschillende delen van een circuit goed worden gesynchroniseerd. Het regelmatige patroon van de blokgolf werkt als een timingapparaat. De blokgolf kan ook worden gebruikt voor het synthetiseren van geluiden in muziek. Een geluidsgolf die het blokgolfpatroon volgt, klinkt vergelijkbaar met blaasinstrumenten zoals hoorns, trombones en saxofoons.

In werkelijkheid is het onmogelijk om een ​​perfecte blokgolf te genereren. Dit komt omdat er enkele fysieke beperkingen zijn voor het apparaat dat wordt gebruikt om het te genereren. Bedrading die wordt gebruikt in de elektrische circuits van het apparaat zal bijvoorbeeld enige weerstand hebben die de verandering in spanningsniveaus vertraagt.

De blokgolf wordt soms ook de Rademacher-functie genoemd. Die naam komt van Hans Adolph Rademacher, een Duitse wiskundige die naar de Verenigde Staten emigreerde. Naast het bijdragen van zijn eigen werk aan wiskundige studie, onderwees hij talloze studenten die ook vooraanstaande academici en onderzoekers in het veld werden.