Filtro Resistor-Capacitor (RC)
Frecuencia de Corte Calculada (ƒc):
1591.55 Hz
Filtro Resistor-Inductor (RL)
Frecuencia de Corte Calculada (ƒc):
1591.55 Hz
Diagrama del Circuito
Respuesta en Frecuencia (Diagrama de Bode)
Conceptos Fundamentales
Entiende los principios básicos detrás de los filtros de paso bajo.
¿Qué es un Filtro de Paso Bajo?
Un filtro de paso bajo es un circuito electrónico que permite el paso de señales con una frecuencia inferior a una frecuencia de corte específica, mientras atenúa (reduce la amplitud) las señales con frecuencias superiores a dicha frecuencia. En esencia, bloquea las frecuencias altas y deja pasar las bajas, lo cual es útil para eliminar ruido de una señal o para aplicaciones de audio como subwoofers.
La Frecuencia de Corte (ƒc)
La frecuencia de corte es el punto en el que el filtro comienza a actuar. Específicamente, es la frecuencia en la que la potencia de la señal de salida se reduce a la mitad de la potencia de la señal de entrada. Esto también se conoce como el punto de -3dB. Las frecuencias por debajo de ƒc pasan con poca o ninguna atenuación, mientras que las frecuencias por encima de ƒc se atenúan progresivamente a un ritmo determinado.
Explicación del Filtro RC
El filtro de paso bajo RC utiliza una resistencia y un condensador. A bajas frecuencias, el condensador tiene una impedancia alta, por lo que la mayor parte del voltaje de entrada aparece en la salida. A medida que la frecuencia aumenta, la impedancia del condensador cae, creando un divisor de voltaje con la resistencia que atenúa la señal de salida. La fórmula es:
ƒc = 1 / (2 * π * R * C)
Explicación del Filtro RL
El filtro de paso bajo RL utiliza una resistencia y un inductor. A bajas frecuencias, el inductor tiene una impedancia muy baja, actuando casi como un cable, por lo que la señal de entrada pasa fácilmente a la salida. A medida que la frecuencia aumenta, la impedancia del inductor sube, formando un divisor de voltaje con la resistencia que bloquea los componentes de alta frecuencia. La fórmula es:
ƒc = R / (2 * π * L)
Aplicaciones en el Mundo Real
Donde encontrarás filtros de paso bajo en acción.
Sistemas de Audio
En los crossovers de audio, los filtros de paso bajo dirigen las señales de baja frecuencia a los subwoofers, asegurando que solo reproduzcan los sonidos graves para los que fueron diseñados.
Procesamiento de Señales
Se utilizan para eliminar el ruido de alta frecuencia o el "siseo" de las señales, limpiando los datos de los sensores o en telecomunicaciones antes de su posterior procesamiento.
Procesamiento de Imágenes
Se utilizan filtros análogos en software para el desenfoque y suavizado de imágenes, eliminando eficazmente los detalles de alta frecuencia o el ruido de una imagen.
Supuestos, ejemplos y verificación de frecuencia de corte
La calculadora utiliza modelos de filtro de primer orden ideales. Para un filtro de paso bajo RC, tome la salida a través del condensador y usefado= 1/(2πRC), con r en ohmios y c en faradios. Para un filtro de paso bajo RL serie, tome la salida a través de la resistencia y usefado= r/(2πl), con L en Henries. En el corte, la amplitud ideal es de aproximadamente 0,707 del nivel de banda de paso, o −3,01 dB.
Comprobaciones de cálculo
| Topología | Entradas | Sustitución | Resultado esperado |
|---|---|---|---|
| RC, salida en C | R = 1 kΩ; C = 0.1 µF | 1/(2π × 1000 × 0.1 × 10−6) | 1,591.55 Hz |
| RL, salida en R | R = 100 Ω; L = 10 mH | 100/(2π × 10 × 10−3) | 1,591.55 Hz |
Límites del resultado
- El cálculo asume una fuente de cero ohmios y una carga de impedancia infinita. Incluya la resistencia de la fuente y la impedancia de carga en un circuito real.
- Para RC, incluya la tolerancia al condensador, los coeficientes de temperatura/voltaje y ESR. Para RL, incluir resistencia al devanado y capacitancia parásita de bobina.
- Las fórmulas describen una etapa pasiva. Los filtros en cascada, activo, Butterworth, Bessel y ChebyShev requieren análisis de ancho de banda de orden, Q y amplificador operacional.
Con r ±1% y c ±10%, el ejemplo RC puede tener un corte calculado de aproximadamente1.432,54–1.786,25 HzAntes de la carga y parásitos están incluidos.
Verificar en una placa de pruebas o PCB
- Aplicar una onda sinusoidal de baja amplitud y medir Veny Vfuerasimultáneamente con dos canales de osciloscopio.
- Para RC, mida a través del condensador; Para el circuito RL mostrado, mida a través de la resistencia.
- barrer alrededor de la frecuencia calculada. El límite medido es donde |vfuera/Ven| ≈ 0.707.
- Si es diferente, mida el R, C o L real y vuelva a calcular con la fuente, la carga y la resistencia del devanado incluida.
