O que é uma onda quadrada?

Uma onda quadrada é um tipo de forma de onda em que o sinal tem apenas dois níveis. O sinal alterna entre esses níveis em intervalos regulares e o interruptor é instantâneo. Essas qualidades significam que um gráfico da onda ao longo do tempo produzirá formas com cantos quadrados. A onda quadrada tem usos práticos em circuitos digitais e música.

A maioria das formas de onda segue um padrão distinto conhecido como seno. Tais formas de onda alternam entre dois níveis gradualmente, de modo que um gráfico da onda ao longo do tempo seja uma série de curvas. As ondas do mar, ondas de luz e ondas do mar seguem um padrão senoidal, assim como o nível de tensão em um sistema de corrente alternada.

Todas as outras formas de onda são categorizadas como formas de onda não sinusoidais. As mais conhecidas, incluindo as formas de onda quadrada, onda triangular e dente de serra, também envolvem um sinal que flutua entre dois níveis. No entanto, cada um desses comportamentos se comporta de maneira diferente, caracterizada pelo fato de o comutador em uma ou em ambas as direções ser instantâneo ou gradual, quanto tempo o comutador leva e quanto tempo decorre entre os comutadores. Os nomes vêm da maneira como um gráfico da onda ao longo do tempo produz a forma apropriada. As mudanças instantâneas de uma onda quadrada nas duas direções significam que o gráfico tem a forma da torre de um castelo.

Uma onda quadrada é bastante simples de gerar artificialmente. Isso o torna particularmente adequado para garantir que diferentes partes de um circuito sejam sincronizadas corretamente. O padrão regular da onda quadrada atua como um dispositivo de temporização. A onda quadrada também pode ser usada para sintetizar sons na música. Uma onda sonora que segue o padrão de onda quadrada soa semelhante a instrumentos de sopro, como buzinas, trombones e saxofones.

Na realidade, é impossível gerar uma onda quadrada perfeita. Isso ocorre porque haverá algumas limitações físicas no dispositivo usado para gerá-lo. Por exemplo, a fiação usada nos circuitos elétricos do dispositivo terá alguma resistência que atrasa a mudança nos níveis de tensão.

A onda quadrada também é conhecida como função Rademacher. Esse nome vem de Hans Adolph Rademacher, um matemático alemão que emigrou para os Estados Unidos. Além de contribuir com seu próprio trabalho para estudos matemáticos, ele ensinou vários estudantes que também se tornaram acadêmicos e pesquisadores líderes no campo.