Ce este un val pătrat?

O undă pătrată este un tip de formă de undă în care semnalul are doar două niveluri. Semnalul comută între aceste niveluri la intervale regulate, iar comutarea este instantanee. Aceste calități înseamnă că un grafic al undei în timp va produce forme cu colțuri pătrate. Această formă de undă are utilizări practice în circuitele digitale și muzică.
Majoritatea formelor de undă urmează un model distinct cunoscut sub numele de sinus. Astfel de forme de undă comută treptat înainte și înapoi între două niveluri, astfel încât un grafic al undei în timp este o serie de curbe. Valurile mării, undele luminoase și valurile mării urmează toate un model sinusoid, la fel ca și nivelul tensiunii într-un sistem de curent alternativ.

Toate celelalte forme de undă sunt clasificate ca forme de undă nesinusoidale. Cele mai cunoscute dintre acestea, inclusiv formele de undă pătrată, undă triunghiulară și dinți de ferăstrău implică, de asemenea, un semnal care fluctuează între două niveluri. Cu toate acestea, fiecare dintre acestea se comportă într-un mod diferit, caracterizat prin faptul că comutatorul în oricare sau ambele direcții este instantaneu sau gradual, cât timp durează comutatorul și cât timp trece între comutatoare. Numele provin din modul în care un grafic al undei de-a lungul timpului produce forma corespunzătoare. Schimbările instantanee ale unui val pătrat în ambele direcții înseamnă că graficul are forma turelei unui castel.

Un val pătrat este destul de simplu de generat artificial. Acest lucru îl face deosebit de potrivit pentru a vă asigura că diferite părți ale unui circuit sunt sincronizate corect. Modelul regulat al undei acționează ca un dispozitiv de sincronizare. Poate fi folosit și pentru sintetizarea sunetelor din muzică. O undă sonoră care urmează modelul formei de undă pătrată sună similar cu instrumentele de suflat, cum ar fi cornurile, trombonele și saxofoanele.

În realitate, este imposibil să generezi un val pătrat perfect. Acest lucru se datorează faptului că vor exista anumite limitări fizice pentru dispozitivul folosit pentru a-l genera. De exemplu, cablurile utilizate în circuitele electrice ale dispozitivului vor avea o anumită rezistență care întârzie schimbarea nivelurilor de tensiune.

Unda pătrată este uneori cunoscută și sub numele de funcție Rademacher. Acest nume vine de la Hans Adolph Rademacher, un matematician german care a emigrat în Statele Unite. Pe lângă contribuția cu propria sa lucrare la studiile matematice, el a predat numeroși studenți care au devenit, de asemenea, cadre universitare și cercetători de top în domeniu.