La tarea de un filtro de paso alto es justo la opuesta a la de un filtro de paso bajo: ofrecer un paso fácil a una señal de alta frecuencia y un paso difícil a una señal de baja frecuencia. Como es de esperar, las versiones inductiva (Figura siguiente) y capacitiva (Figura siguiente) del filtro pasa-altos son justo lo contrario de sus respectivos diseños de filtro pasa-bajos:
Filtro capacitivo de paso alto.
La impedancia del condensador
La impedancia del condensador (Figura anterior) aumenta al disminuir la frecuencia. (Figura inferior) Esta alta impedancia en serie tiende a bloquear las señales de baja frecuencia para que no lleguen a la carga.
capacitive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin c1 1 2 0.5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
La respuesta del filtro pasaaltos capacitivo aumenta con la frecuencia.
Filtro inductivo de paso alto.
La impedancia del inductor
La impedancia del inductor (Figura anterior) disminuye con la disminución de la frecuencia. (Figura inferior) Esta baja impedancia en paralelo tiende a cortocircuitar las señales de baja frecuencia para que no lleguen a la resistencia de carga. Como consecuencia, la mayor parte de la tensión cae a través de la resistencia en serie R1.
inductive highpass filter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 l1 2 0 100m rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .end
La respuesta del filtro pasa-altos inductivo aumenta con la frecuencia.
Esta vez, el diseño capacitivo es el más sencillo, ya que sólo requiere un componente por encima de la carga. Y, de nuevo, la pureza reactiva de los condensadores sobre los inductores tiende a favorecer su uso en el diseño de filtros, especialmente con los filtros de paso alto, donde las altas frecuencias comúnmente hacen que los inductores se comporten de forma extraña debido al efecto piel y a las pérdidas electromagnéticas del núcleo.
Frecuencia de corte
Al igual que los filtros de paso bajo, los filtros de paso alto tienen una frecuencia de corte nominal, por encima de la cual la tensión de salida aumenta por encima del 70,7% de la tensión de entrada. Al igual que en el caso del circuito del filtro capacitivo de paso bajo, la frecuencia de corte del filtro capacitivo de paso alto se puede encontrar con la misma fórmula:
En el circuito de ejemplo, no hay más resistencia que la de carga, por lo que ese es el valor de R en la fórmula.
Aplicación del filtro de paso alto
Usando un sistema estéreo como ejemplo práctico, un condensador conectado en serie con el altavoz de agudos (tweeter) servirá como filtro de paso alto, imponiendo una alta impedancia a las señales de graves de baja frecuencia, evitando así que esa potencia se desperdicie en un altavoz ineficiente para reproducir esos sonidos.
De la misma manera, un inductor conectado en serie con el altavoz de graves (woofer) servirá como filtro de paso bajo para las frecuencias bajas que ese altavoz en particular está diseñado para reproducir.
En este sencillo circuito de ejemplo, el altavoz de medios está sometido a todo el espectro de frecuencias de la salida del equipo de música. A veces se utilizan redes de filtros más elaboradas, pero esto debería darle una idea general.
Tenga en cuenta también que sólo le estoy mostrando un canal (ya sea el izquierdo o el derecho) en este sistema estéreo. Un equipo de música real tendría seis altavoces: 2 woofers, 2 midranges y 2 tweeters.
El filtro de paso alto dirige las frecuencias altas al tweeter, mientras que el filtro de paso bajo dirige los bajos al woofer.
Para mejorar aún más el rendimiento, nos gustaría tener algún tipo de circuito de filtrado capaz de pasar las frecuencias que están entre las bajas (graves) y las altas (agudos) al altavoz de medios, de modo que no se desperdicie la potencia de la señal de bajas o altas frecuencias en un altavoz incapaz de reproducir eficientemente esos sonidos.
Lo que estaríamos buscando se llama filtro pasa banda, que es el tema de la siguiente sección.
REVISIÓN:
- Un filtro pasa alta permite el paso fácil de las señales de alta frecuencia desde la fuente a la carga, y el paso difícil de las señales de baja frecuencia.
- Los filtros de paso alto capacitivos insertan un condensador en serie con la carga; los inductivos insertan una resistencia en serie y un inductor en paralelo con la carga. El primer diseño de filtro trata de «bloquear» la señal de frecuencia no deseada, mientras que el segundo trata de cortocircuitarla.
- La frecuencia de corte de un filtro de paso alto es aquella frecuencia en la que la tensión de salida (carga) es igual al 70,7% de la tensión de entrada (fuente). Por encima de la frecuencia de corte, la tensión de salida es mayor que el 70,7% de la de entrada, y viceversa.
- Hoja de trabajo de los filtros activos
- Hoja de trabajo de los circuitos de los filtros pasivos
Hojas de trabajo relacionadas:
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