Frecuencia de corte

FRECUENCIA DE CORTE
EXPERIENCIA N° 04

I. OBJETIVOS

Reconocer y ubicar el punto de de frecuencia de corte en la grafica obtenida.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO
En un Filtro, la frecuencia de corte (En inglés "cutoff frequency" o solo "cutoff ") es el punto en el cual el filtro empieza a recortar frecuencias, esto tiene diferentes implicaciones dependiendo el tipo de filtro.

Porejemplo, supongamos una frecuencia de corte situada en 5 KHz.

Si el filtro es Paso Alto, todas las frecuencias por debajo de 5 Khz serán atenuadas, y por encima de 5 Khz pasarán intactas:

Si el filtro es Paso Bajo, sucede lo contrario, todas las frecuencias por debajo de 5 Khz pasan intactas, y por encima de 5 Khz serán atenuadas:


Filtro de paso bajo
Un filtro pasoalto RC es un circuito formado por un resistor y un capacitor conectados en serie.
El filtro paso bajo permite sólo el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia.
Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.
La unidad de frecuencia es el:Hertz, Hertzio, ciclo por segundo
Filtro Paso Bajo ideal

El filtro paso bajo ideal es un circuito formado por un resistor y un capacitor, que permite el paso de las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean superiores a ésta. (Ver figuras arriba)
Filtro paso bajo Real

La reactancia capacitiva cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XC es bajalogrando con esto que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la reactancia capacitiva es grande, lo que causa que estas frecuencias no se vean afectadas o son afectadas muy poco por el filtro.
Con la ley de Ohm:
- Vin = I x Z = I x (R2 + XC2) 1/2
- Vo = I x XC
- Vo = Vin / ( 1 + (2 x π x RC)2 )1/2
Donde Z =Impedancia
La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la señal entrante cae hasta un 70.7 % de su valor máximo. Y esto ocurre cuando XC = R. (reactancia capacitiva = resistencia)
Si XC = R, la frecuencia de corte será: Fc = 1 / (2 x π x RC)
La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda deatenuación.
Nota: Un filtro paso banda tiene dos frecuencias de corte y una frecuencia central, mientras que los filtros de paso alto y paso bajo tienen una sola frecuencia de corte. La frecuencia central de un filtro de paso banda es la media geométrica de las frecuencias de corte superior e inferior.
Filtro paso alto
Un filtro paso alto RC es un circuito formado por una resistencia y un condensadorconectados en serie de manera que éste permite solamente el paso de frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y atenúa las frecuencias por debajo de esta frecuencia.
Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.
La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo
Filtro Paso Altoideal
         

El filtro paso alto ideal es un circuito que permite el paso de las frecuencias por encima de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean inferiores a ésta.
 
Filtro paso bajo Real
       

Para el circuito serie: condensador-resistencia, el voltaje de salida Vo queda:
Vo = I x R. como Vin = I x Z = I x (R2 + Xc2)1/2, así:
Vo  =  2 x π x F x R x C / (1 + (2 x π x Fx R x C)2)1/2
Donde Z = Impedancia y π = 3.1416
El valor de la tensión de salida puede ser calculado con esta ecuación para cualquier frecuencia.
Para bajas frecuencias, la salida tiene un valor muy bajo. Para la frecuencia de corte Xc = R (reactancia capacitiva = resistencia), entonces:
Vr = Vo = I x R = I x Xc y  Vo = 0.707 x Vin
A la frecuencia de corte la reactancia...