Cos'è onda quadra?

Onda Quadra

L'onda quadra è un tipo di onda periodica non sinusoidale in cui l'ampiezza alterna istantaneamente tra un valore massimo e un valore minimo, rimanendo a questi valori per un tempo uguale. Può essere descritta come una successione di livelli di tensione alti e bassi, con transizioni praticamente istantanee tra i due livelli.

Caratteristiche principali:

• Periodo (T): Il tempo necessario per completare un ciclo completo dell'onda quadra.
• Frequenza (f): Il numero di cicli completi che si verificano in un secondo (f = 1/T).
• Ampiezza (A): La differenza tra il livello di tensione alto e il livello di tensione basso.
• Duty Cycle: La percentuale di tempo in cui l'onda è al livello di tensione alto durante un periodo. Un'onda quadra ideale ha un duty cycle del 50%.

Spettro di frequenza:

A differenza di un'onda sinusoidale, un'onda quadra non è una singola frequenza, ma è composta da una serie infinita di armoniche dispari. La sua decomposizione in serie di Fourier mostra la presenza della frequenza fondamentale (la frequenza dell'onda quadra stessa) e delle sue armoniche dispari (3f, 5f, 7f, ecc.). L'ampiezza di ciascuna armonica diminuisce con l'aumentare della frequenza. Questa ricchezza di armoniche rende l'onda quadra particolarmente utile per testare la risposta in frequenza di circuiti elettronici e sistemi audio.

Applicazioni:

Le onde quadre trovano ampio uso in diverse applicazioni, tra cui:

• Orologi digitali e sistemi di temporizzazione: Utilizzate per generare segnali di clock precisi.
• Circuiti logici: Rappresentano i livelli logici "alto" (1) e "basso" (0).
• Alimentazione di inverter: Utilizzate per generare la forma d'onda necessaria per controllare motori e altri dispositivi.
• Test di amplificatori e filtri: La loro ricchezza di armoniche consente di valutare la risposta di questi circuiti a diverse frequenze.
• Modulazione di larghezza di impulso (PWM): La larghezza dell'impulso dell'onda quadra viene modulata per controllare la potenza erogata a un carico.

Limitazioni:

In pratica, è impossibile generare un'onda quadra perfetta con transizioni istantanee. La velocità di commutazione dei componenti elettronici limita la pendenza delle transizioni, creando un'onda quadra con bordi arrotondati. Questa imperfezione può influire sulle prestazioni in alcune applicazioni. Anche la larghezza di banda del sistema può distorcere l'onda quadra.