Fase (ona)

El moment o punt en què dos senyals és troben en un instant determinat, una amb respecte l'altra, s'anomena fase. La fase de l'ona expressa la posició relativa del pic, node o vall d'una ona, respecte a l'altra ona.

La fase, representada per la lletra grega Fi (f) i pot mesurar-se com un temps, una distància, o un angle (en graus). Quan eixa distància, temps o angle és zero, és diu que les ones estan en fase.

Al contrari, quan les ones no estan en fase, és diu que estan desfasades. És el que es coneix com Desfasament. Aquest desfasament hi pot produir distorsió en el so, inclús, anul·lar-lo per complet (interferència destructiva).

Representació matemàtica

En el cas d'una ona sinusoïdal que avança en el sentit de les x, si $\scriptstyle {A_{\circ }}$ és l'amplitud, $\scriptstyle {\omega }$ la pulsació (en radiants per segon), k el nombre d'ona (en 1/m), t el temps (en segons) i x la posició (en metres), podem escriure:

$A(x,t)=A_{0}\cos(kx-\omega t+\varphi _{0})$

L'angle de fase d'aquesta ona és l'argument $\scriptstyle \varphi =(kx-\omega t+\varphi _{0})$ en el cas general, tota ona estacionària pot representar-se mitjançant una funció del tipus:

$\mathbf {A} (\mathbf {r} ,t)=\mathbf {A} _{0}(\mathbf {r} )\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0})$

I en aquest cas general la fase és l'argument de la funció que conté la dependència del temps $\scriptstyle \varphi =(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0})$, siguent $\scriptstyle \varphi _{0}$ la fase inicial.

No es pot determinar l'angle de fase d'una ona basant-se en una sola mesura. Mesurant els valors en funció del temps o de la posició, es pot deduir l'angle de fase, però amb una indeterminació d'un múltiple sencer de $\scriptstyle {2\pi }$.

En realitat, el valor de l'angle de la fase no és molt útil. El valor realment útil és la diferència de fase o desfasament entre dos llocs, dos instants o dues ones.

Ones en fase

Dos ones igual freqüència en igualtat de fase se sumen (interferència constructiva). El que sumen o resten és la seva amplitud.

Ones desfasades

Dos ones igual freqüència en una fase diametralment oposada (en contrafase), és resten (interferència destructiva). El que sumen o resten és la seva amplitud.

Ones en contrafase

El cas extem, l'anul·lació de les ones es produïx quan aquestes són idèntiques i estan desfasades 180 graus (és a dir, en contrafase). Es diu que s'han cancel·lat.

Compensació de fase

La compensació de fase és la correcció d'error de fase, és a dir, la diferència entre la fase que es vol aconseguir i la fase obtinguda. Això s'aconseguiex amb un compensador de fase, que resta el desfasament d'un senyal igual al desfasament que s'ha afegit en alguna etapa del procés d'amplificació de senyals. També s'utlitizen per aconseguir l'estabilitat en amplificadors operacionals. Altres elements series els condensadors / xarxes RC, generalment usats en la compensació de fase per mantenir un marge de fase.