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📚 Módulo 2

La frecuencia de corte de un filtro y por qué nunca sale exacta

De dónde sale el número de la frecuencia de corte

Dicho fácil

Acuérdate del colador del arroz: lo que pasa y lo que se queda no lo decide el que cuela, lo decide el tamaño de los huecos. La frecuencia de corte es igual: no viene escrita en el filtro, sale de los valores del resistor y del capacitor que le pusieron. Por eso, si cambias una de esas piezas por otra parecida pero de distinto valor, le cambiaste el tamaño de los huecos y ya no corta donde debía.

La frecuencia de corte no viene escrita en el filtro ni la escoge el técnico: sale de los valores de las piezas que le pusieron.

Ejemplo de salón, y ojo: son valores de ejercicio, no de un celular. Para cortar en 100 Hz con un resistor de 50 Ω hace falta un capacitor de 31,8 µF; o, con ese mismo resistor, una bobina de 80 mH.

Y el porqué es el mismo de la puerta giratoria, ahora con cifras. La resistencia que ofrece el capacitor BAJA cuando la señal se vuelve más rápida: con ese capacitor son unos 166 Ω a 30 Hz y apenas unos 5,58 Ω a 900 Hz. La de la bobina hace lo contrario, SUBE: con esos 80 mH llega a unos 452 Ω a 900 Hz. Junta las dos y entiendes el filtro. Una bobina en serie más un capacitor a tierra dejan pasar lo lento, porque lo rápido choca contra la bobina y lo poquito que alcanza a pasar se lo lleva el capacitor para tierra.

No reemplaces una pieza del filtro por otra parecida

Si cambias el capacitor o la bobina de un filtro por otro de valor parecido pero distinto, la frecuencia de corte se corre de sitio. No hay corto ni línea abierta: el técnico mide y no encuentra nada. Pero el sonido queda opaco o con ruido. En un filtro, el valor ES la pieza.

Cómo reconocerlos en el plano

El paso bajo RC es un resistor EN SERIE dentro de la línea y, después de él, un capacitor que baja a tierra. El paso bajo RL es una bobina EN SERIE dentro de la línea y un resistor que baja a tierra. En los dos casos, lo que va en serie es lo que la señal tiene que atravesar, y lo que va a tierra es el desagüe por donde se escapa lo que no debe seguir.

Guárdatelo como regla de lectura: cuando en un diagrama veas una bobina en serie con un resistor colgado a tierra, no son dos piezas sueltas que quedaron ahí; es un filtro paso bajo RL, y ya sabes con qué fórmula sacarle la frecuencia de corte. Es la misma pregunta de los tipo T y los tipo Pi: qué va en serie y qué va a tierra. Con eso el nombre del filtro sale solo.

Por qué la frecuencia de corte real nunca es la que calculaste

Dicho fácil

Pesa un bulto de café sin bajar la carreta de la báscula: el número sale más alto, y no es que la báscula esté mala, es que la carreta también pesó. Al filtro le pasa igual: el circuito del final —el códec, un controlador— pone su propia resistencia, esa se mete en la cuenta del filtro y el corte se corre.

El filtro no trabaja solo: al final de la línea hay un circuito —el códec de audio, un controlador, lo que sea— y ese circuito, por dentro, se comporta como una resistencia equivalente. Esa resistencia queda EN PARALELO con lo que el filtro tiene a tierra —el capacitor del RC, o el resistor del RL— y le roba corriente a la salida. O sea que a la fórmula ya no entra solo lo que tú pusiste, sino eso junto con la carga, y la frecuencia de corte se corre de sitio. Ese es el defecto de fondo de todo filtro pasivo, y no es que esté dañado: es que la carga se le metió en la cuenta.

Arreglarlo es separar los dos circuitos, y para eso existe un circuito que se llama seguidor de voltaje: copia el voltaje que le entra y lo saca igualito, pero no deja circular corriente. Puesto entre el filtro y el circuito del final, parte el sistema en dos: la resistencia del códec deja de meterse en la cuenta y el filtro se queda trabajando con sus propios valores. Por eso los filtros precisos llevan un amplificador operacional y los pasivos siempre andan con su tolerancia.

Y por eso, en la mesa, un filtro pasivo que no corta exactamente donde dice la cuenta está trabajando normal: no salgas a cambiarle piezas por eso.

La práctica

Busca en un plano una bobina en serie con un resistor a tierra: eso es un paso bajo RL. Sácale la frecuencia de corte con R ÷ (2 · π · L).

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