¿Qué es la frecuencia en la electrónica?

La frecuencia es la inversa del tiempo para repetir eventos. Si un solo ciclo de su red eléctrica tiene una duración de 1/50 de segundo (0.02 segundos), entonces habrá 50 ciclos en un segundo (1 / 0.02). Decimos que la frecuencia es de 50 Hz.
La unidad para la frecuencia es el Hertz (Hz). 1 Hz es igual a 1 ciclo por segundo, un nombre más antiguo para él (cps). Es una unidad conveniente, incluso para ciclos muy cortos que usamos, con un prefijo: MHz, GHz. Para ciclos más largos (cerca o más largos que 1 Hz) a veces usamos el minuto como unidad: una frecuencia cardíaca de 70 latidos por minuto (BPM), un ajuste de metrónomo de 100 BPM. Los ciclos aún más largos a menudo se expresan como un período de tiempo (1 / frecuencia).

Cada sistema tiene sus frecuencias típicas (rango de). Un latido del corazón será de alrededor de 1-2 Hz, y la frecuencia de resonancia de un trampolín también es del orden de 1 Hz. Las ondas de radio tienen un amplio rango de frecuencias: 30 kHz (para una longitud de onda correspondiente de 10 km) es VLF (muy baja frecuencia), mientras que el magnetrón de un horno de microondas "transmite" a 2.45 GHz. Y mientras 30 kHz es bajo para la radio, ya está más allá de lo que podemos percibir acústicamente.

Una frecuencia más alta (pista superior en la imagen) de una señal se mostrará en un osciloscopio como una repetición más rápida que una frecuencia más baja (pista inferior).

"Corriente directa" (CC) como voltaje constante tiene una frecuencia de 0 Hz.

El ancho de banda indica un rango de frecuencias, desde el límite inferior al más alto. Si su alcance puede manejar señales desde DC (0 Hz) hasta 100 MHz, su ancho de banda es de 100 MHz - 0 Hz = 100 MHz.

La frecuencia, en el sentido genérico, es la velocidad a la que algo se repite. Generalmente se mide en "repeticiones por segundo", o Hertz (Hz). Mi reloj hace tictac a 1 Hz. Riego mi césped a una velocidad de 0.00000386 Hz. Y las luces intermitentes de mi auto parpadean a unos 0,5 Hz. ¡Eso es! Por supuesto, las cosas se vuelven un poco más complejas cuando se considera qué se está repitiendo exactamente. Pero la "frecuencia" es así de simple.

Un alcance, o filtro de paso de banda, generalmente se clasifica en Hz y se refiere a la frecuencia de una señal que puede (o no puede) pasar a través de él. En este contexto, se trata de una sine wave .

Algo como un 555, u otro circuito de tipo de señal de reloj, está hablando de la frecuencia con la que la señal cambia.

El término "DC" se abusa a menudo, así que no lo tomes demasiado en serio. La mayoría de las veces se refiere a una fuente de alimentación que produce un voltaje estable. Pero también podría referirse a cualquier cosa que emita una señal que sea solo un voltaje positivo. O bien, podría referirse a una señal que es un voltaje "mayormente constante". Pero, si la señal es realmente invariable, entonces tiene una frecuencia de cero.

El ancho de banda y la frecuencia tienen una relación, en la misma forma en que están relacionados un auto y una pelota de béisbol (ambos se miden en millas por hora).

Como se indicó en la respuesta anterior, la frecuencia es la medida para la repetición de un evento. Como hizo más de una pregunta sobre la frecuencia, permítame describir lo que significa en diferentes contextos.

Sine Wave

En este caso, la frecuencia es el número de picos positivos (o negativos) en la señal en un segundo. La onda sinusoidal es un ejemplo de las ondas asociadas con la fuente de alimentación de CA. Por lo tanto, un suministro de CA con una frecuencia de 60 Hz significa que la onda sinusoidal de su voltaje se repite 60 veces por segundo. Se dice que una señal de CC (no cambia con el tiempo) tiene una frecuencia de 0 Hz.

La onda sinusoidal es mucho más útil y significativa fuera del dominio de alimentación de CA. En realidad, podemos clasificar las señales en dos partes, a saber, periódicas (señales que repiten algún patrón a lo largo del tiempo) y aperiódicas (señales que no se repiten en el tiempo).

Una onda sinusoidal es la señal periódica más fundamental. Esto se debe a que solo tiene una frecuencia asociada. Podemos representar todas las señales periódicas y aperiódicas usando una combinación de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias. Se hace una señal periódica de una frecuencia fundamental y de frecuencias armónicas. Por ejemplo, una onda cuadrada con una frecuencia de 100 Hz significa que tiene una frecuencia fundamental de 100 Hz y las frecuencias armónicas (siempre múltiplo entero de la frecuencia fundamental) son 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz ... etc. Las frecuencias asociadas con las señales aperiódicas requieren una discusión un poco más complicada, por lo que no las incluiré aquí.

Filtros

Un filtro (electrónico) es un dispositivo que literalmente "filtra" las frecuencias. Por ejemplo, si un filtro dice que es un filtro de paso bajo (LPF) con frecuencia de corte de 1 KHz, significa que cualquier onda sinusoidal que llegue a su entrada alcanzará la salida si y solo si tiene una frecuencia inferior a 1 KHz. Entonces, si pasamos una onda cuadrada de 10Hz a través de este LPF, en la salida solo veremos los armónicos de onda cuadrada que son menos de 1000 hz (100 armónicos).

Si no incluimos todos (los infinitos para la onda cuadrada) los armónicos (ondas sinusoidales) y los sumamos junto con la onda sinusoidal de frecuencia fundamental, no obtendremos una onda cuadrada. Pero, la onda resultante sería una aproximación de onda cuadrada. Por lo tanto, producir una onda cuadrada precisa de cualquier frecuencia es prácticamente imposible.

Convertidor DC-DC

Creo que este es su principal tema de pregunta, cómo una "cosa" de DC puede tener una frecuencia. En realidad, un convertidor de CC a CC utiliza una onda cuadrada (esencialmente un interruptor que se enciende y apaga repetidamente) para convertir una tensión de CC (por ejemplo, 5 V) en otra tensión de CC (por ejemplo, 20 V). Por lo tanto, la frecuencia del interruptor que se utiliza para realizar esta función (conversión DC-DC) se conoce como la frecuencia del convertidor DC-DC.

Ancho de banda y frecuencia

Volvamos al filtro de nuevo. Acabamos de ver lo que hace un LPF. Hay otro tipo de filtros; Filtro de paso alto (HPF), filtro de paso de banda (BPF) y muchos más. Pensemos en BPF. Un BPF tiene una propiedad que permite solo las frecuencias (ondas sinusoidales) que están en un rango fijo de valores. Un BPF con frecuencias de corte de 100Hz y 5KHz, pasará solo las frecuencias en ese rango -e.e. banda. Entonces podemos decir que el "ancho de banda" de nuestro filtro es (5000 - 100 = 4900 Hz. Incluso un LPF puede tener un ancho de banda igual a la frecuencia de corte en sí misma.

Ancho de banda es un término usado en mucho más contexto que no sean filtros. Una explicación más general y general es qué tan rápido puede funcionar un dispositivo (entonces, si ese dispositivo es un filtro, cuál es el corte superior de ese filtro, asumiendo que no nos importa el corte más bajo).

Frecuencia en las computadoras

Sé que no pediste esto, pero este es un lugar adecuado para cubrir este tema también. ¿Qué significa cuando dices que tengo una computadora de 3 GHz?

Una computadora tiene una CPU que realiza todas las operaciones lógicas y matemáticas usando circuitos digitales. Cada operación en la CPU se divide en una o más instrucciones. Estas instrucciones luego se procesan en varias etapas. Cada etapa en el procesamiento de instrucciones toma algo de tiempo y la etapa que toma el tiempo máximo decide la frecuencia de la CPU. por lo tanto, si una etapa de CPU que toma el tiempo máximo = 1ns (segundo nano = 0.000000001 segundos), entonces podemos ejecutar esa CPU a 1 GHz (1 / 1ns). Esta es una explicación muy básica de un concepto muy complejo, por lo que no es demasiado precisa y difiere entre las diferentes CPU.

Estamos viviendo en un mar de moléculas y átomos, etc., cuando una antena transmisora crea una onda de frecuencia, en realidad se mueve como un latigazo (simplemente, NO TÉCNICAMENTE) a este mar de átomos y moléculas, como una onda , y cuando hablamos de frecuencia en un circuito, un cable con características eléctricas, generalmente nos referimos a una Corriente Alternativa, AC, como su nombre indica, alterna entre positivo y negativo, creando así una onda sinusoidal y puede denominarse frecuencia.

Sin embargo, no hay mucha diferencia con la transmisión de TX, cuando generalmente los miras.

Imagínese cuando un transmisor quiere enviar una señal, envía un latigazo con la mano, ya sea omnidireccional o en forma de abanico, penetra todo, excepto los materiales ferrosos, que lo redirigen o lo reflejan según el material o la frecuencia. Imagina otra vez el latigazo: si mueves tus manos repetidamente y rápidamente, creas una frecuencia alta, y si lo mueves lentamente, una frecuencia baja. Mire el latigazo cervical, un movimiento rápido tiene un rango más corto y un movimiento lento tiene un rango más largo.