O que é uma Onda Senoidal – Forma de Onda Eletrônica
As ondas senoidais são a forma de onda eletrônica repetitiva mais básica, com a amplitude oscilando em ambos os lados de um valor central e seguindo uma curva senoidal.
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As formas de onda eletrônicas e elétricas incluem:
Tipos de forma de onda e fundamentos | Onda senoidal | Ondas quadradas e retangulares | Onda Triangular
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As ondas senoidais são uma das formas mais comuns de forma de onda elétrica ou eletrônica. Ondas senoidais são a forma de onda que é vista ao exibir formas de onda de alimentação elétrica ou rede elétrica, a maioria das formas de onda de RF ou radiofrequência, bem como alguns sinais de teste de áudio.
Ondas senoidais também são encontradas em muitas outras áreas da ciência e da vida em geral porque um grande número de itens mecânicos e outros vibram – pêndulos de relógio são apenas um dos muitos exemplos.
A onda senoidal é o mais básico dos sinais e, quando não distorcida, não contém nenhum harmônico – apenas a frequência única do sinal, ao contrário de outras formas de onda que contêm harmônicos.
As ondas senoidais (e não as ondas de sinal, como foi visto em alguns casos) são formas de onda eletrônicas que oscilam suavemente em ambos os lados de um valor central – normalmente zero volts, embora possam oscilar em torno de outra voltagem.
Invista em si mesmo:
Noções básicas de onda senoidal
A onda senoidal segue uma curva senoidal alternando igualmente em ambos os lados de um valor central. Se a onda senoidal for exibida na tela de um osciloscópio, pode-se ver que existem vários parâmetros que podem ser medidos e usados.
A onda senoidal segue os valores do seno durante o período do ciclo. Como um ciclo é equivalente a 360° ou 2Π radianos, o valor instantâneo do seno pode ser calculado a partir do ângulo em graus ou radianos, ou seja, quão avançada a forma de onda está em seu ciclo.
Parâmetros como ângulo de fase, amplitude, período de tempo e similares podem ser vistos.
O diagrama abaixo mostra alguns dos principais parâmetros de interesse para a forma de onda senoidal, incluindo o período de tempo, fase, amplitude e similares.
Vale a pena examinar os diferentes parâmetros separadamente e explicar mais sobre eles.
- Amplitude: Pode-se observar que a amplitude varia ao longo do ciclo, mas dois pontos que podem ser facilmente medidos são o pico positivo identificado como pico +A e o pico negativo identificado como pico -A .Freqüentemente, a tensão de pico de uma onda senoidal é usada, pois é a tensão que seria gerada se a forma de onda fosse alimentada em um retificador de diodo com um capacitor de suavização depois dela. O capacitor carregaria até a tensão de pico e manteria esse valor, supondo que não houvesse carga.Outro valor conhecido como tensão de pico a pico também pode ser usado em alguns casos e é apenas a tensão total entre pico +A e pico -A , ou seja, é o dobro do pico +A .
- Período de tempo: o período de tempo é o período de tempo entre um ponto em um ciclo da forma de onda e o ponto correspondente no próximo. Em outras palavras, é o tempo para um ciclo completo.Normalmente, o ponto mais conveniente para assumir uma onda senoidal centrada em 0V é o local onde ela cruza a linha de 0V. É muito fácil para a lógica ou outros circuitos detectar o ponto de cruzamento zero para a borda positiva (ou negativa).
- Fase: A fase de uma onda senoidal pode ser entendida como a posição horizontal de uma forma de onda em relação a um ciclo. Observando o diagrama abaixo, pode-se ver que a fase instantânea da forma de onda em relação ao início é o ângulo entre o início da forma de onda e a posição atual.
Fase instantânea de uma onda senoidalIsso geralmente é representado em um círculo, sendo a altura vertical conforme mostrado.A fase pode ser medida em graus ou radianos e pode ser atribuída à variável θ ou ϕgeralmente é mais fácil ter o conceito de diferença de fase entre duas formas de onda. Novamente usando o conceito de círculo, é o ângulo entre as posições das duas formas de onda quando representadas em um círculo.
Ângulo de fase de pontos em uma onda senoidalQuando visto como a diferença de fase entre duas ondas senoidais, por exemplo em um osciloscópio, pode ser visto como a diferença na posição das duas formas de onda.
- Frequência: Embora não seja diretamente visível a partir de uma forma de onda como a mostrada no diagrama acima, a frequência de uma onda senoidal ainda é muito importante.
Matemática de Onda Senoidal
A onda senoidal é chamada de onda senoidal porque segue o padrão do valor geométrico do seno ao longo do ciclo completo.
Onde:
A = amplitude, o desvio máximo da função a partir de zero.
f = frequência, medida em ciclos por segundo, ou seja, Hertz, Hz.
ω = a frequência angular, em radianos por segundo, 2πf.
ϕ = fase, especificada (em radianos) onde em seu ciclo a oscilação é em t = 0.
Ondas senoidais e cosseno
Da mesma forma que o seno e o cosseno estão ligados na matemática, também existem ligações e grandes semelhanças entre formas de onda seno e cosseno.
Olhando para a equação para uma onda senoidal: Um sen(ωt + ϕ), da diferença de fase inicial ϕ é igual a 90° ou π/2, então a onda senoidal começará no pico positivo e será igual ao cosseno aceno.
Em outras palavras, a onda cosseno é a onda senoidal atrasada em um quarto de ciclo.
Efetivamente a onda cosseno é um caso específico de uma onda senoidal que é atrasada pela fase ϕ onde ϕ é 90° ou π/2.
Espectro de onda senoidal
Uma onda senoidal é uma forma especial de sinal porque uma onda senoidal pura consiste em uma única frequência. Uma onda senoidal ideal não tem harmônicos ou outras frequências.
Musicalmente, isso pode torná-lo desinteressante, mas para muitos circuitos eletrônicos é o sinal ideal.
Embora uma onda senoidal pura não contenha nenhum harmônico e seja uma forma de onda muito simples, usando a análise de Fourier pode ser mostrado que outras formas de onda periódicas podem ser feitas de uma série de ondas senoidais.
Por exemplo, uma onda quadrada é composta de uma série de ondas senoidais de harmônicos inteiros ímpares da amplitude necessária. Outras formas de onda podem ser analisadas de forma semelhante e suas ondas senoidais constituintes podem ser descobertas.
A onda senoidal é uma das formas mais importantes de forma de onda periódica. Usando a análise de Fourier, pode ser visto para formar todas as outras formas de forma de onda periódica e, como tal, está no centro de todos os sinais e processamento de sinal.
A onda senoidal pode ser vista em muitas áreas da ciência e da vida cotidiana, pois forma a base de muitos sistemas vibratórios e, como na eletrônica, usando a análise de Fourier, essas formas de onda podem ser analisadas como muitas ondas senoidais agindo juntas.
Embora, musicalmente, não seja o som mais interessante, a onda senoidal é uma forma de onda muito importante em muitas áreas da ciência.
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