Frecuencia de onda cuadrada

Confunde el ancho de banda con la frecuencia fundamental o la tasa de repetición.

Una onda cuadrada se comporta exactamente de la misma manera que una onda sinusoidal, ya que a medida que aumenta su frecuencia fundamental, verá más ciclos en un período de tiempo determinado.

En teoría, las ondas cuadradas tienen un ancho de banda infinito. (Parece recordar siete veces lo fundamental como una regla práctica de la escuela). Intuitivamente, se necesitan más armónicos más altos para agudizar los bordes ascendentes y descendentes.

Resolverlo como una suma de senos es fácil y te ayudará con tu comprensión.

Olvídate del análisis de Fourier. La frecuencia fundamental de una onda cuadrada, medida por ejemplo por un contador de frecuencia, un osciloscopio con una capacidad de medición de frecuencia o un microcontrolador con un módulo de captura de entrada es simplemente uno durante el período (medición de tiempo entre picos sucesivos de la señal). El período se puede medir de un borde ascendente a otro como se muestra en el primer diagrama a continuación, o de un borde descendente a otro. Esto funciona con ondas cuadradas simétricas (50% de altura y 50% de baja), pero también pulsos donde el ciclo de trabajo es mucho menor que el ciclo de trabajo fuera de servicio (o viceversa), como se muestra en el segundo diagrama a continuación.

En realidad, esto es cierto para cualquier tipo de onda periódica (por ejemplo, ondas sinusoidales, ondas triangulares): solo mide el período de un pico positivo (o negativo) al siguiente y toma el inverso. En el caso de ondas sinusoidales u otras señales de aumento de velocidad, puede ser necesario un disparador Schmitt para crear un borde ascendente adecuado para medir.

En teoría, una onda cuadrada tiene un ascenso y una caída instantáneos. Pero tiene un tiempo de permanencia en función de la frecuencia. Permite tomar una onda cuadrada de 1 hz. La señal pasa de cero a 100% [1] en un instante. Luego permanecerá en 1 por 1/2 de la longitud de onda o 500 ms. Luego se vuelve negativo a -1 y permanece allí durante 500 ms. Y el ciclo se repite. Entonces, es + por la mitad del tiempo y - por la otra mitad. Es la subida / caída que debe ser infinita. Por supuesto, en la vida real eso es imposible, pero cuanto más baja es la frecuencia, menos relevante es el tiempo de subida / caída. Además, el nivel de potencia se calculará de forma diferente. un circuito basado en lógica flip / flop es una forma de producir una onda cuadrada BTW.

Creo que es más correcto hablar del período de una onda cuadrada en lugar de una frecuencia de onda cuadrada. Una onda cuadrada es una señal periódica, donde el período es el intervalo de tiempo después del cual la señal repite el mismo patrón de valores. Además, tenemos el análisis de Fourier . Esta herramienta matemática nos permite expresar una señal que cumple ciertas condiciones , como una serie cuyos términos son funciones trigonométricas.

En el caso de una onda cuadrada, la representación de la serie de Fourier contiene términos infinitos , de los cuales la frecuencia más baja corresponde a la frecuencia fundamental de la onda cuadrada, y el período es el mismo que para la onda cuadrada.
El punto de la velocidad a la que crece una onda cuadrada, no está relacionado con la frecuencia fundamental de la misma, sino que tiene un ancho de banda limitado. ¿Qué significa esto? Si todos los términos infinitos de la serie de Fourier no están incluidos en la representación de una onda cuadrada, la suma representa señales "aproximadamente cuadradas"; Cuantos más términos incluyamos, más "cuadrado" es la señal representada.

Una señal de banda limitada es aquella que no incluye todas las componentes armónicas (los términos de la serie de Fourier), o, más bien, tiene un valor máximo para la frecuencia de las componentes armónicas a considerar. Este límite, generalmente debido a las condiciones del sistema.
Luego, en un sistema real, una "onda cuadrada" no puede incluir todos los armónicos que deberían incluir teóricamente. Esto significa que la señal no es tan cuadrada y necesita un cierto intervalo para pasar de un valor a otro.

Cualquier onda periódica puede expresarse como una combinación de ondas sinusoidales de la frecuencia básica más frecuencias armónicas de la forma de onda sinusoidal.

Una onda cuadrada se puede expresar como una combinación de una onda sinusoidal básica de la misma frecuencia más otras ondas sinusoidales de frecuencias más altas de números impares.

Es decir, se puede simular una onda cuadrada de 60Hz mediante una combinación de ondas sinusoidales de: 60 Hz + 180 Hz + 300 Hz + 420 Hz + .....

Para la aproximación de la onda cuadrada, puede obtener una forma razonable utilizando los primeros armónicos. A medida que agrega más armónicos, la forma tiende a acercarse más a una onda cuadrada perfecta.