¿Qué sucede cuando tengo un filtro de paso bajo con R = 1kΩ C = 0.1 µF e ingreso una señal cuadrada con diferentes frecuencias? ¿La constante de tiempo será la misma para todas las frecuencias?
τ = 100 µs para 1 kHz, pero cuando aumenta la frecuencia, τ comienza a disminuir en mi osciloscopio. Pensé que τ era constante independientemente de la frecuencia.
Una onda cuadrada de 1 kHz tiene un período total de 1000 us. Con un filtro de paso bajo que tiene una constante de tiempo de 100, hay suficiente tiempo para que el condensador de salida se cargue al valor completo del pico de la onda cuadrada. En general, 4 constantes de tiempo (o 400 en este caso) son suficientes. Si aumenta la frecuencia de la onda cuadrada de entrada, eventualmente no habrá suficiente tiempo para que el condensador de salida se cargue al valor completo. Por ejemplo, si ingresa 5 kHz, que tiene un período total de solo 200 us, el condensador de salida no se cargará completamente antes de que la onda cuadrada cambie de estado. Por lo tanto, el nivel de salida disminuirá a medida que aumenta la frecuencia de entrada. La constante de tiempo del filtro no ha cambiado, pero el espectro de la señal de entrada en comparación con la frecuencia de corte del filtro ha cambiado. Una onda cuadrada de 5 kHz tiene la mayoría de sus componentes espectrales (todos los armónicos impares) por encima de la frecuencia de corte del filtro. Así, el filtro está haciendo lo que se supone que debe hacer. La forma de onda de salida siempre tendrá la forma de un aumento exponencial constante de tiempo de 100 us, pero a medida que aumente la frecuencia, cada vez se verá menos del aumento total.
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