Respuesta frecuente
En electrónica , la respuesta de frecuencia es la medida cuantitativa del espectro de salida de un sistema o dispositivo en respuesta a un estímulo y se utiliza para caracterizar la dinámica del sistema. Es una medida de magnitud y fase de la salida en función de la frecuencia , en comparación con la entrada. Para un sistema lineal , duplicar la amplitud de la entrada duplicará la amplitud de la salida, y la suma de dos entradas produce una salida que es la suma de las dos salidas correspondientes a las entradas individuales. Además, si el sistema es invariante en el tiempo (por lo que LTI), entonces la respuesta de frecuencia tampoco variará con el tiempo, e inyectar una onda sinusoidal en el sistema a una frecuencia dada hará que el sistema responda a esa misma frecuencia con una cierta magnitud y un cierto ángulo de fase en relación con la entrada. Por lo tanto, para los sistemas LTI, la respuesta de frecuencia puede verse como la aplicación de la función de transferencia del sistema a un argumento numérico puramente imaginario que representa la frecuencia de la excitación sinusoidal. [1]
Dos aplicaciones del análisis de respuesta en frecuencia están relacionadas pero tienen diferentes objetivos. Primero, para un sistema de audio , el objetivo puede ser reproducir la señal de entrada sin distorsión . Eso requeriría una magnitud de respuesta uniforme (plana) hasta el ancho de bandalimitación del sistema, con la señal retrasada exactamente la misma cantidad de tiempo en todas las frecuencias. Esa cantidad de tiempo podría ser de segundos, o semanas o meses en el caso de los medios grabados. Por el contrario, para un aparato de retroalimentación utilizado para controlar un sistema dinámico, el objetivo es dar al sistema de circuito cerrado una respuesta mejorada en comparación con el sistema no compensado. La retroalimentación generalmente necesita responder a la dinámica del sistema dentro de un número muy pequeño de ciclos de oscilación (generalmente menos de un ciclo completo) y con un ángulo de fase definido en relación con la entrada de control ordenada. Para una retroalimentación de suficiente amplificación, equivocarse en el ángulo de fase puede conducir a la inestabilidad de un sistema estable de bucle abierto, o la falla en la estabilización de un sistema que es inestable en bucle abierto.
Los filtros digitales pueden usarse tanto para sistemas de audio como para sistemas de control de retroalimentación, pero dado que los objetivos son diferentes, generalmente las características de fase de los filtros serán significativamente diferentes para las dos aplicaciones.
La estimación de la respuesta de frecuencia para un sistema físico generalmente implica excitar el sistema con una señal de entrada, medir los historiales de tiempo de entrada y salida y comparar los dos a través de un proceso como la Transformada Rápida de Fourier (FFT). Una cosa a tener en cuenta para el análisis es que el contenido de frecuencia de la señal de entrada debe cubrir el rango de frecuencia de interés porque los resultados no serán válidos para la parte del rango de frecuencia no cubierto.
La respuesta de frecuencia se caracteriza por la magnitud de la respuesta del sistema, típicamente medida en decibelios (dB) o como decimal, y la fase , medida en radianes o grados, versus la frecuencia en radianes / seg o Hertz (Hz).
Estas medidas de respuesta se pueden trazar de tres formas: trazando las medidas de magnitud y fase en dos diagramas rectangulares como funciones de frecuencia para obtener un diagrama de Bode ; trazando la magnitud y el ángulo de fase en un solo gráfico polar con la frecuencia como parámetro para obtener un gráfico de Nyquist ; o trazando la magnitud y la fase en una sola parcela rectangular con la frecuencia como parámetro para obtener una parcela de Nichols .
