Considere que tiene 50 Hz tanto de onda cuadrada como de onda sinusoidal colocados en un mismo altavoz en un momento diferente. ¿Qué señal es más audible y cuál es la razón detrás de eso?
Sabemos que al tomar la serie de Fourier de la onda cuadrada obtenemos una onda sinusoidal periódica, cada una de las cuales tiene la frecuencia como el múltiplo de la frecuencia fundamental. Entonces, ¿cuál será más audible, ya sea una onda sinusoidal con una sola frecuencia o la onda cuadrada?
La onda cuadrada será más audible. 50 Hz es bastante bajo y la mayoría de los altavoces no reproducirán esa frecuencia muy bien. Dado que una onda sinusoidal tendrá solo 50 Hz, puede que no haya mucho audio llegando al oído humano, e incluso entonces el oído humano no responderá de manera muy eficiente. Por otra parte, una onda cuadrada tendrá muchos armónicos que el altavoz reproducirá muy bien y las frecuencias armónicas se distribuirán a través del rango de frecuencia ideal para la audición humana (300Hz a 3 KHz).
En el ejemplo específico que dio, la onda cuadrada es mucho más fuerte; Principalmente por razones fisiológicas.
1) En la misma carga, una onda cuadrada entregará el doble de potencia que una onda sinusoidal del mismo pico de voltaje. Esto es lo mismo que decir que la onda cuadrada tiene un voltaje RMS igual a su valor pico; mientras que una onda sinusoidal tiene un valor RMS de 0.707 (en realidad sqrt (2) / 2) veces el valor pico.
2) Más importante aún, la sensibilidad del oído humano es una función fuerte de la frecuencia. El teléfono funciona desde 300Hz - 3KHz (más o menos). Ahí es donde está el contenido inteligible y también es donde el oído tiene una buena sensibilidad. El oído humano es muy insensible a 50Hz. El mismo nivel de potencia a 500Hz sería MUCHO cargador. Aunque la energía de la onda cuadrada en los armónicos (solo armónicos impares; 3, 5, 7, 9 ...) no tiene más potencia que la fundamental, se percibirá como mucho más alta debido a la mayor sensibilidad del oído a las frecuencias más altas .
La norma internacional ISO-226 identifica el contorno de igual sonoridad aceptada para el oído humano en función de la frecuencia y el nivel de presión de sonido absoluto. Los contornos de igual sonoridad a menudo se denominan curvas de "Fletcher-Munson", después de los primeros investigadores, pero esos estudios se han sustituido e incorporado a estándares más nuevos.
"La señal que es más audible" es más ambigua si se responde, pero las ondas sinusoidales son de naturaleza melodiosa, mientras que las de forma cuadrada se sentirán como si estuvieran perforando su membrana linfática. Mirando desde ese punto, las ondas cuadradas dominarán.
Sin embargo, si está interesado en tales experimentos, le sugeriré una alternativa de código abierto " Audacity ". Instale este software y navegue hasta Generar menustrip - > Tono y elija la forma de onda correcta de su elección al ingresar la amplitud y frecuencia deseadas.
La conducción de una carga resistiva con una onda cuadrada a un voltaje particular entregará el doble de energía que la conducción de una carga resistiva con una onda sinusoidal del mismo pico de tensión. Un altavoz, sin embargo, no representa una carga resistiva; la corriente requerida para cambiar rápidamente la posición de un hablante es mucho mayor que lo que se requiere para cambiar su posición lentamente. Para desplazar el aire con una onda cuadrada perfecta se requeriría una cantidad infinita de potencia (*). En la práctica, tratar de conducir un altavoz con una onda cuadrada perfecta resultará en un movimiento de aire que no es una onda cuadrada perfecta. Si bien el comportamiento observado real variará dependiendo del tipo de altavoz que uno está tratando de conducir, conducir un altavoz con una onda cuadrada de un cierto pico de voltaje tendrá una lot más potencia que conducirlo con un seno onda del mismo voltaje y frecuencia, y en general, cuanto más cerca esté el altavoz de llegar a una onda cuadrada perfecta, más energía se consumirá en el intento.
(*) Si el aire fuera un medio sin pérdidas, sería posible recuperar toda la energía que se pone en el aire y que se refleja antes de que sea eliminada por otra cosa; el poder que uno tendría que poner sería igual al poder que otras cosas eliminaron. En la práctica, sin embargo, cuanto más cerca de una onda cuadrada se intenta obtener, mayores son las pérdidas. El movimiento instantáneo del aire requeriría moverlo con una fuerza infinita contra una distancia finita; un orador no podría recuperar gran parte de esa energía. De hecho, debido a la resistencia eléctrica del altavoz, detener el altavoz rápidamente requerirá empujar más energía en el altavoz, en lugar de recuperarla pasivamente.
Si el objetivo de uno es lograr el máximo percibido con un voltaje disponible dado, usar una onda cuadrada u onda de diente de sierra sería una buena manera de hacerlo. Si el objetivo es recibir la máxima sonoridad percibida para una cantidad determinada de energía consumida, otras formas de onda pueden ser mejores (qué formas de onda son mejores depende de los diseños del altavoz y del circuito del controlador).