Cuando tratamos con señales analógicas sean cuales sean y procedan de donde procedan, casi siempre a través del cable o pista viajan las señales que quieres y algunas otras que no son deseables. A la parte de la señal que no es deseable la llamamos ruido y desacernos de él usamos los filtros paso bajos y paso altos.
Cuando el ruido está alejado en frecuencia de la frecuencia de la señal que si deseamos, podemos jugar con un filtro paso bajos y paso altos para quedarnos solo la señal adecuada.
Piensa en un sensor de luz que recoge señal de todo el espectro visible y que por tanto, a su salida proporciona una señal que combina todas las frecuencias proporcionales a las del espectro visible.
Supón que solo quieres analizar la señal procedente de la luz roja. Aplicando un filtro, podremos reducir la presencia del resto de colores quedando como principal la señal del color rojo.
Frecuencia de corte en filtros paso bajos y paso altos
Siempre que hablamos de filtros, hablamos de frecuencia de corte y es que es uno de los parámetros clave. Técnicamente la frecuencia de corte es la frecuencia en la cual se produce una caída de 3dB. Para simplificar diremos que es la frecuencia a partir de la cual el filtro empieza a actuar.
La forma de calcular la frecuencia de corte depende del tipo de filtro que queramos implementar. Para el caso de este tutorial, en el cual tratamos los filtros RC de primer orden, que están formados por una resistencia y un condensador, la frecuencia de corte es:
Siendo R la resistencia expresada en ohmios y C la capacidad del condensador expresado en faradios.
Filtro paso altos
El filtro paso altos es un tipo de filtro que permite reducir la amplitud de aquellas frecuencias que estén por debajo de la frecuencia de corte del filtro.
Supón que diseñamos un filtro paso altos cuya frecuencia de corte es de 1000 Hz. Si hacemos pasar a través del filtro una señal cuya frecuencia sea de 5000 Hz, esta pasará sin problema alguno, ya que 5000 Hz es mayor que 1000 Hz y estamos en un filtro paso altos.
Si por el contrario introducimos una señal cuya frecuencia sea inferior a la frecuencia de corte, por ejemplo, 200 Hz, esta señal si se verá afectada, su amplitud se reducirá.
Échale un vistazo al vídeo para entenderlo un poco mejor y ver un ejemplo práctico.
Filtro paso bajos
El filtro paso bajos es todo lo contrario al filtro paso altos. Su principio de funcionamiento es el mismo y si es un RC de primer orden, la frecuencia de corte se calcula de la misma manera.
La diferencia es la colocación del condensador y de la resistencia.
Un filtro paso bajos, atenúa las señales cuyas frecuencias sean superiores a la frecuencia de corte y deja pasar sin problemas a las señales con frecuencias inferiores a las de corte.
Así por ejemplo, si el filtro es de 1 KHz, atenuará una señal de 5 KHz pero no atenuará una señal de 200 Hz.
Y ….. ¿Utilidad del filtro paso bajos?
Imagina que tienes una señal la cual es la combinación de una señal de 300 KHz (datos) y de una de 50 Hz (ruido electromagnético) que se ha colado a través del cable o algún similar. ¿Qué haces?
Un solución es implementar un filtro paso altos que elimine la señal de 50 Hz y solo deje pasar la señal de 300 KHz.
Puedes aprender un poco más sobre este tema en filtros RC
