pasabajos

Un filtro de paso bajo es un circuito electrónico que permite que las señales por debajo de una frecuencia elegida pasen casi sin cambios, mientras que las señales por encima de esa frecuencia se debilitan progresivamente. La frecuencia límite se llama frecuencia de corte. Por encima de ella, la atenuación típicamente aumenta a una tasa de 6 decibelios por octava para un filtro de primer orden, o más pronunciada para diseños de orden superior. Los filtros de paso bajo se encuentran en casi todos los equipos industriales que procesan o miden señales del mundo real.

El filtro de paso bajo más simple es pasivo: una resistencia y un condensador en serie (circuito RC). Cuando una señal de alta frecuencia intenta pasar, el condensador actúa como un cortocircuito a tierra, eliminando la señal no deseada. Para el trabajo industrial, a menudo se necesita un filtrado más nítido, por lo que los ingenieros construyen filtros de paso bajo activos utilizando amplificadores operacionales. Estos pueden lograr una pendiente de corte de 12 dB por octava (segundo orden), 18 dB por octava (tercer orden) o más pronunciada. La elección depende de cuánto ruido o interferencia debe eliminarse frente a cuánta señal útil debe conservarse.

Usos prácticos en la industria

En variadores de frecuencia (VFD) y controladores de motor, los filtros de paso bajo en las entradas de señal protegen los circuitos del ruido eléctrico generado por la conmutación de la electrónica de potencia. En los sistemas de adquisición de datos, los filtros de paso bajo en las entradas analógicas evitan el aliasing cuando la señal se muestrea a intervalos discretos. En la electrónica de sensores para la medición de presión, temperatura y caudal, los filtros de paso bajo suavizan la vibración de alta frecuencia y la interferencia eléctrica para que emerja el verdadero valor del proceso. Los equipos de audio y la instrumentación de medición también dependen del filtrado de paso bajo para aislar la señal de interés.

La frecuencia de corte se elige en función del ancho de banda de la señal real que se está midiendo. Si se miden cambios de temperatura que ocurren en segundos o minutos, una frecuencia de corte de 1 Hz podría ser apropiada. Si se monitorea la vibración en la maquinaria, es posible que se necesite un corte de 5 kHz o superior para capturar el comportamiento mecánico relevante. Establecer el corte demasiado bajo elimina la señal real; establecerlo demasiado alto deja ruido e interferencia en la salida.

Los filtros de paso bajo son un miembro de la familia de filtros junto con los de paso alto (que bloquean las bajas frecuencias), los de paso de banda (que solo dejan pasar una banda de frecuencias) y los filtros de muesca (que bloquean una banda estrecha). El término 'paso bajo' refleja claramente la función: las bajas frecuencias pasan, las altas frecuencias no. Los ingenieros industriales distinguen estos filtros por su curva de respuesta, topología de componentes y orden, pero el trabajo sigue siendo el mismo: separar la señal del ruido por frecuencia.