Filtros paso bajo, paso alto, paso de todo, me piro de aquí…

filtros electrónicos¿Qué? ¿Se nota ya el verano? El caloret nos está dando pero bien. Tanto que ya no sabía ni que escribir hoy. Al final he pensado que hay algo que gusta mucho a electrónicos: los filtros.

¿Qué es un filtro? Un filtro es algo (luego entraré en qué es ese algo) que deja pasar un tipo de frecuencias. La frecuencia es el número de veces que pasa algo. En electrónica y electricidad la frecuencia es cuántas veces en un segundo la onda sube y baja. Sí, la luz es una onda en el sentido más puritano y científico. Entonces cada vez que sube y baja es una vez. Cuando pasa un segundo ha sucedido eso 50 veces en Europa y 60 veces en Estados Unidos. Te suena esto, ¿no?

Pues la medida de la frecuencia es el Hercio, porque llamarlo segundo a la -1 o inversa del segundo parecía un poco cutre. Para calcularlo lo que se hace es dividir 1 entre el tiempo que tarda en hacerse una repetición. A este tiempo la gente de bien le llama periodo.

Ya sé que esto te parecerá una cosa abstracta. Lo es. Es una fumada de los físicos que a veces se hace necesario implementar. Implementar… ¿para qué?

Filtros paso bajo

Hay tres tipos de filtros: los paso alto, los paso bajo y los pasa banda. Vamos a ver los paso bajo. Lo que hacen estos filtros es dejar pasar solamente las frecuencias que están por debajo. Por eso lo de paso bajo 😉

¿Cómo sabe el circuito cuál es la frecuencia esa que marca el límite? Pues esta frecuencia se llama frecuencia de corte y viene marcada por una resistencia y un condensador. Aunque parezca que te estoy vacilando es cierto. El filtro se hace con estos dos elementos. Digamos que se puede deducir que la frecuencia de corte tiene esta expresión:

F_c = 1 /  (2*pi*R*C)

Dónde R es el valor de la resistencia y C el valor del condensador. Si te interesa, te dejo la deducción ya hecha en esta web. Si te fijas en la ecuación, a una resistencia y un condensador mayor, la frecuencia será más baja. Por ejemplo, imagina que tienes una resistencia de 1K y un condensador de 1 microFaradio.

Para el cálculo deberás de pasar todo al Sistema Internacional. Aunque parezca una marcianada lo del sistema ese al final quiero decir que lo pongas en Ohms y Faradios. Nada de micros, picos, kilo y esas cosas. La cosa quedaría así:

F_c = 1 /  (2*pi*1000*10^-6) F_c = 1 /  (2*pi*0.001) F_c = 159 Hz

Como ves, poco misterio tiene la cosa. Pero… no te he contado dónde está la magia: en el circuito.

Filtro paso bajo

Como ves, no son más que una resistencia y un condensador en serie. Fíjate que van uno detrás del otro. Si no sabes de que hablo puedes recordarlo con este post. Pero también tienes que fijarte que la salida que tomamos es el voltaje que hay en el condensador. Luego verás por qué es importante el orden 😉

Los filtros paso bajo se utilizan para audio: radios, televisores, para acentuar los bajos…

Filtros paso alto

Ya has visto los filtros paso bajo, ahora vamos con los paso alto. Qué como no te considero tonto, imagino que ya conocerás qué hacen: dejan pasar las frecuencias superiores a un valor. Justo lo contrario que el paso bajo. El circuito es éste:

Filtro paso alto

Lo ves, ¿no? Seguimos teniendo un circuito en serie. La diferencia está en el voltaje de salida. En lugar de estar cuando ya ha pasado la resistencia y el condensador se encuentra justo cuando acaba el condensador. De esta manera lo que hacemos es tener el voltaje de salida como el voltaje de la resistencia.

A pesar de esto, la forma de calcular la frecuencia de corte es la misma:

F_c = 1 /  (2*pi*R*C)

Mismos elementos, misma ecuación. Lo que cambia es el funcionamiento. Cuando la frecuencia es muy alta el circuito se cierra por el condensador y deja pasar la corriente. Pero si son muy bajas el condensador actúa como un circuito abierto, cómo si no estuviese conectado, y lo que pasa es que la corriente no circula.

Los filtros pasa banda… esto ya es un remix…

Has visto cómo cortar por arriba y por abajo… ahora hay que conseguir hacer ambos cortes para obtener una banda de frecuencia. Sí sí, por eso lo de pasa banda. Solamente deja pasar las frecuencias que hay en un rango determinado por los elementos del circuito (as usual).

Cómo ya te he dejado caer, es un circuito resultado de sumar los dos anteriores por lo que queda así:

Filtro pasa banda

Tal y cómo ves primero está el filtro paso alto y luego el bajo. Podría invertirse pero se utiliza así porque se prefiere que el segundo circuito sea el más pequeño porque actúa como una carga. Así que ya sabes, primero el alto y luego el bajo.

La diferencia ahora es que tienes dos frecuencias de corte, la inferior y la superior. Se calculan como antes, una con C1 y R1 y la otra con C2 y R2. Para representar lo que se llama la respuesta en frecuencia lo que se utiliza son unos gráficos muy sencillos llamados diagramas de Bode. Lo único que hacen es marcar cómo va la frecuencia. Si es un paso bajo al principio estará recto, dejando pasar las frecuencias bajas pero luego decae la ganancia. Si cae la ganancia no se amplifica nada, no pasa. No lo escuchamos.

Diagrama de Bode de un Filtro Paso bajo

En el caso de un filtro paso alto es al revés. No deja pasar y cuando llega a la frecuencia de corte se estabiliza y se queda recta la ganancia a 0 dB, dejando pasar sin amplificar la señal.

Diagrama de bode de un filtro paso alto

Así que, cómo te habrás imaginado, para un pasa banda tenemos dos frecuencias de corte que crearán esta pequeña montaña rusa:

Diagrama de bode de un filtro pasa banda

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Y se marchó, y a su barco lo llamó libertad…

Pues ya ves, esto son los filtros. Se utilizan mucho en audio, para eliminar graves y dejar agudos, para eliminar ruidos de la señal eléctrica (50 o 60 Hz). Te puedes encontrar estas cosas en auriculares, televisiones y radios. Así que si estás haciendo algún proyecto de Audio o quieres probar a filtrarte el sonido… puedes empezar por aquí. Pero aún te quedará un largo viaje por explorar 😉

Espero que hayas disfrutado con esto, que esa es siempre la idea. ¡A cuidarse! 🙂

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Déjame un comentario que en el fondo soy buen chaval

  1. Jesús

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  2. Ivanxu

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  4. Jesús

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