¿Puede un filtro cambiar la frecuencia de la señal de entrada?

Puedes expresar el tren de pulsos como una suma de ondas sinusoidales. El segundo armónico está a 250Hz. Su filtro de paso de banda debe estar centrado a 250Hz con un ancho de banda lo suficientemente estrecho para bloquear los armónicos más altos y los fundamentales.

Aquí hay una simulación cruda de LTSpice.

Usted tiene un tren de pulsos rectangular de 125Hz altamente no simétrico. Realmente sucede que también tiene un componente de 250Hz cuando se expresa como una suma de voltajes sinusoidales puros. La onda cuadrada simétrica (las duraciones de ambas mitades = igualmente largas) no tendría nada a 250Hz.

En general, los filtros no cambian las frecuencias de los componentes espectrales de la señal de entrada, solo atenúan o amplifican algunas de ellas. Su caso: quiere pasar el componente de 250Hz y eliminar otros (= 0Hz, N * 125Hz donde N = 3,4,5, ...)

Su filtro más fácil para extraer el componente de 250Hz es un filtro de paso de banda de segundo orden Q (= ancho de banda estrecho) con una frecuencia central de 250Hz. Debe tener una especificación, cuánto contenido está permitido en otras frecuencias. Sin esa especificación, no puede decidir la Q exacta que se necesita.

Por supuesto, podría decir "atenúe completamente todo lo demás, pero deje el componente de 250Hz tal como está. Desafortunadamente, tales filtros prácticos no existen, todos los diseños se basan en cuánto se puede atenuar los componentes de frecuencia deseados y cuánto la atenuación es la mínima para componentes no deseados.

  

¿Puede un filtro cambiar la frecuencia de la señal de entrada?

Bueno, más o menos, como una manera de hablar. Ha descrito la señal de entrada como un tren de impulsos con una frecuencia de 125 Hz y un ciclo de trabajo del 25%. Como dice que está bastante familiarizado con las transformadas de Fourier, debe haber reconocido que el espectro de la señal contendrá componentes de 125 Hz y sus armónicos (250, 375, 500, 625, etc.). Luego puede filtrar cualquiera de estos, produciendo una salida a una frecuencia diferente de la fundamental (125 Hz) de la entrada. Además, la amplitud de salida del filtro será proporcional a la amplitud de la entrada, por lo que puede hablar de "cambiar" la frecuencia de entrada. Depende de usted, ya sea que desee llamar a este cambio o seleccionar una parte de la entrada.

  

el valor real de lowcutoff y highcutoff no importa siempre que   Su diferencia es de 250Hz. Se me señaló que esto está mal, yo   no entiendo por qué.

Vamos, razonemos juntos. Supongamos un filtro de pared de ladrillo perfecto, con un corte de paso bajo de 100 Hz y un paso alto de 350. Esto permitirá que los componentes de 125 Hz y 250 Hz del paso original. No he hecho un análisis detallado, pero el componente de 125 Hz será más grande que los 250 Hz, y dependiendo de las amplitudes relativas exactas, la salida será de 125 o 250 Hz. Y la situación se volverá aún más compleja si utiliza filtros de orden inferior con reducción gradual gradual. Entonces NO se suprimirá completamente ningún componente.

Peor aún, digamos que la frecuencia de paso bajo es 950 Hz y el paso alto es 1200. La diferencia es 250 Hz, ¿verdad? Luego, las frecuencias pasadas a la salida serán 1000 Hz y 1125 Hz (nuevamente, para los filtros de pared de ladrillo). ¿Realmente crees que esto producirá una señal de 250 Hz?

  

¿Puede un filtro cambiar la frecuencia de la señal de entrada?

No lo llamaría "cambio de frecuencia", pero eso es ... indirectamente, lo que estás haciendo si eliminas todos los demás armónicos excepto por una frecuencia específica.

En tu caso tienes muchos armónicos, el de 250 Hz es uno de ellos. Así que todo lo que necesita hacer es hacer un filtro de paso de banda afilado centrado alrededor de 250 Hz.

Sin embargo, no puede cambiar una onda sinusoidal a una frecuencia sinusoidal de 133 Hz (o cualquiera que no sea de 100 Hz) sinusoidal con solo componentes pasivos.