Filtro de paso bajo

Un filtro de paso bajo es un filtro que pasa señales con una frecuencia más baja que una frecuencia de corte seleccionada y atenúa las señales con frecuencias más altas que la frecuencia de corte. La respuesta de frecuencia exacta del filtro depende del diseño del filtro . El filtro a veces se denomina filtro de corte de agudos o filtro de corte de agudos en aplicaciones de audio. Un filtro de paso bajo es el complemento de un filtro de paso alto .

En la óptica, de paso alto y de paso bajo pueden tener diferentes significados, dependiendo de si se hace referencia a la frecuencia o longitud de onda de la luz, ya que estas variables están inversamente relacionados. Los filtros de frecuencia de paso alto actuarían como filtros de longitud de onda de paso bajo y viceversa. Por esta razón, es una buena práctica para referirse a los filtros de longitud de onda como de paso corto y de paso largo para evitar confusiones, que correspondería al de paso alto y de paso bajo- frecuencias. [1]

Los filtros de paso bajo existen en muchas formas diferentes, incluidos circuitos electrónicos como un filtro de silbido utilizado en audio , filtros anti-aliasing para acondicionar señales antes de la conversión de analógico a digital , filtros digitales para suavizar conjuntos de datos, barreras acústicas, difuminado de imágenes, etc. La operación de media móvil utilizada en campos como las finanzas es un tipo particular de filtro de paso bajo y se puede analizar con las mismas técnicas de procesamiento de señales que se utilizan para otros filtros de paso bajo. Los filtros de paso bajo proporcionan una forma más suave de señal, eliminando las fluctuaciones a corto plazo y dejando la tendencia a largo plazo.

Los diseñadores de filtros a menudo utilizarán la forma de paso bajo como filtro prototipo . Es decir, un filtro con ancho de banda e impedancia unitarios. El filtro deseado se obtiene del prototipo escalando para el ancho de banda e impedancia deseados y transformándolo en la forma de banda deseada (es decir, paso bajo, paso alto, paso banda o parada de banda ).

Una barrera física rígida tiende a reflejar frecuencias de sonido más altas y, por lo tanto, actúa como un filtro acústico de paso bajo para transmitir el sonido. Cuando se reproduce música en otra habitación, las notas bajas se escuchan fácilmente, mientras que las notas altas se atenúan.

Un filtro óptico con la misma función se puede llamar correctamente filtro de paso bajo, pero convencionalmente se llama filtro de paso largo (la baja frecuencia es una longitud de onda larga), para evitar confusiones. [2]

La función sinc , la respuesta al impulso en el dominio del tiempo de un filtro de paso bajo ideal.
Respuesta de frecuencia de magnitud de ganancia de un filtro de paso bajo de primer orden (unipolar). La ganancia de potencia se muestra en decibelios (es decir, una disminución de 3 dB refleja una atenuación adicional de media potencia). La frecuencia angular se muestra en una escala logarítmica en unidades de radianes por segundo.
Un simple filtro RC de paso bajo
Un simple filtro RC de paso bajo
Gráfico de la ganancia de los filtros de paso bajo Butterworth de órdenes 1 a 5, con frecuencia de corte . Tenga en cuenta que la pendiente es de 20 n dB / década, donde n es el orden del filtro.
Filtro RC de paso bajo pasivo de primer orden
Circuito RLC como filtro de paso bajo
Un filtro de paso bajo de tercer orden ( topología de Cauer ). El filtro se convierte en un filtro Butterworth con frecuencia de corte ω c = 1 cuando (por ejemplo) C 2 = 4/3 farad, R 4 = 1 ohm, L 1 = 3/2 Henry y L 3 = 1/2 Henry.
Un filtro de paso bajo activo