Te voy a dar una idea más o menos de cómo EMPEZAR los cálculos para los valores de los capacitores... Este tema es realmente muy,muy largo, por eso, te recomiendo que busques un libro sobre diseño de filtros si quieres profundizar un poco. Digamos que la GRAN MAYORIA de los problemas pueden resolverse usando filtros de 1er orden o de 2o orden. El orden de un filtro es la cantidad de polos en la respuesta en frecuencia del filtro (esa es la definición técnica), pero usualmente, se usa un método mucho más sencillo ... Yo simplemente asocio el ORDEN de un filtro a la atenuación del mismo. Primero definamos algunos términos:
>Se le llama "frecuencia de corte" de un filtro a la frecuencia (en el caso de audio, frecuencia de audio) a la que la señal de SALIDA del filtro está ATENUADA a la MITAD de la tensión de la señal de entrada. Por ejemplo, para un filtro pasa-bajos, si la frecuencia de corte es de 1Khz, significa que toda frecuencia INFERIOR a la frecuencia de corte (1Khz) pasa a través del filtro SIN atenuación (ésto es idealmente; en la práctica, algo, infimo, de atenuación puede haber). Cuando la frecuencia de entrada del filtro es igual a 1Khz, entonces la señal de salida del filtro será la mitad de la señal de entrada (en amplitud de tensión).
Ahora, todos los filtros implementables en la realidad tienen otra característica, que es CUANTO y de QUE forma atenúan las frecuencias... En nuestro caso del filtro pasabajos de 1Khz, pongamos que el filtro sea de 1er orden. TODOS , absolutamente TODOS, los filtros de 1er orden tienen una pendiente de 20db/década. Traducido a palabras sencillas, una vez que pasás de la frecuencia de corte, cada vez que multiplicás por 10 la frecuencia de entrada, el filtro atenúa 10 veces más la señal. Por ejemplo, a 10Khz, el filtro atenúa 10 veces la señal de entrada, a 100Khz, el filtro atenúa 100 veces la señal de entrada, a 1000Khz, el filtro atenúa 1000 veces la señal de entrada... Y así... lo de los 20 db por década sale de que si calculás la relación (cociente o atenuación) del filtro en db da 20db por década (Atenuación en dB = 20 *log10(Vout/Vin). Si se tratara de un filtro de 2o orden, la atenuación sería de 40db/década, es decir, si tuvieramos un filtro pasabajos de 2o orden con frecuencia de corte de 1Khz, toda frecuencia inferior a 1Khz pasa en forma directa, a 1Khz, la señal ya está atenuada a la mitad (es la definición de frecuencia de corte), y luego, cada vez que aumentamos 10 veces la frecuencia, la atenuacíon de la señal de salida es 10 AL CUADRADO (porque estamos tratando con un filtro de 2o orden) mayor. Por ejemplo, ese filtro pasabajos de 2o orden con frecuencia de corte de 1Khz, si le metemos 10Khz, atenúa 10^2 , o sea 100 veces; si le metemos 100Khz, atenúa 100^2, o sea, 10000 veces, si le metemos 1000Khz, atenúa 1000^2, o sea, 1000000 de veces. Imagínense que un filtro de 2o orden son simplemente 2 filtros de 1er orden, en cascada (es decir, la salida del primero es la entrada del segundo).
Esto mismo se puede aplicar a filtros pasa altos, la definición de frecuencia de corte es la misma, pero ahora, el filtro pasa sin atenuación las frecuencias SUPERIORES a la frecuencia de corte, y a medida que la frecuencia es MENOR que la frecuencia de corte, la atenuación será mayor. Por ejemplo, un filtro pasaaltos con frecuencia de corte de 1Khz de primer orden: Si mandamos una señal de 1Khz, la señal de salida tendrá exactamente la mitad de la tensión que la señal de entrada (es la definición de frecuencia de corte). Ahora, si la señal es 10 veces menor que la frecuencia de corte, la misma será atenuada por el filtro 10 veces; si la señal es 100 veces menor en frecuencia que la frecuencia de corte del filtro, la señal será atenuada 100 veces, etc.
Es decir, creo que queda claro: Para calcular la atenuación de un filtro pasaaltos, si la frecuencia es MAYOR que la frecuencia de corte, se asume que no habrá atenuación; Si es menor que la frecuencia de corte, la atenuación será igual a la relación de frecuencias. Atenuación = (fcorte/fseñal)^(orden del filtro)
Para calcular la atenuación de un filtro pasabajos, si la frecuencia es MENOR a la de corte, la señal supondremos que no tiene atenuación, y , sino, (si es mayor que la de corte), la atenuación será Atenuación= (fseñal/fcorte)^(orden del filtro)
Bueno, todo eso de arriba es muy importante, porque sucede que la gran mayoría de las veces se forman filtros ya sea pasabajos o pasaaltos de 1er orden en los circuitos electrónicos... Los filtros de 1er orden están siempre compuestos por un capacitor y una resistencia, aunque a veces, la resistencia está oculta...
La fórmula "mágica" para calcular la frecuencia de corte en un filtro , ya sea pasabajos o pasaaltos, es fcorte = 1/(2*3.1416*R*C) , donde R es en ohms, y C en farads, y fcorte es en Hertz.
Ahora, veamos cómo se forma un filtro pasabajos de 1er orden: La señal entra por un terminal de una resistencia, el otro terminal de esa resistencia es la salida, y de ese mismo terminal a masa, un capacitor.
Para el filtro pasaaltos de 1er orden... La señal entra por un terminal de un capacitor, el otro terminal de ese capacitor es la salida, y desde ese mismo terminal, una resistencia a masa.
También se pueden hacer con bobinas... En ese caso, la fórmula para calcular la frecuencia de corte cambia: fcorte=R/(2*3.1416*L), donde R es en ohms, L en henries y f en Hertz.
>Filtro pasabajos de 1er orden: La señal entra por un terminal de una bobina, el otro terminal de esa bobina es la salida, y de ese mismo terminal a masa, una resistencia.
Para el filtro pasaaltos de 1er orden... La señal entra por un terminal de una resistencia, el otro terminal de esa resistencia es la salida, y desde ese mismo terminal, una bobina a masa.
Ahora los filtros de 2o orden: Se pueden formar con filtros de 1er orden en cascada, o SOLO con capacitores y bobinas. Si sólo se utilizan capacitores y bobinas, la frecuencia de corte del filtro se puede calcular como fcorte = 1/(2*3.1416*sqrt(L*C)), donde sqrt = raiz cuadrada, L en henries, C en Farads,y f en Hertz. Fijense que los filtros que tienen una (1) bobina y un (1) capacitor, son SIEMPRE de 2o orden.
>Filtro pasabajos de 2er orden: La señal entra por un terminal de una bobina, el otro terminal de esa bobina es la salida, y de ese mismo terminal a masa, un capacitor.
Para el filtro pasaaltos de 2er orden... La señal entra por un terminal de un capacitor, el otro terminal de ese capacitor es la salida, y desde ese mismo terminal, una bobina a masa.
Bueno, ahora finalmente a los ejemplos prácticos en un amplificador:
El capacitor de salida que conecta el parlante al amplificador: Se trata de un filtro pasaaltos de 1er orden, el parlante tiene una impedancia de 8 ohms (equivale a una resistencia de 8 ohms a masa), luego se calcula el capacitor para que al menos pasen a partir de los 20Hz (frecuencia de audio mínima audible)m idealmente, a partir de 10Hz (ya que sino, los 20hz serían la frecuencia de corte y estarían atenuados a la mitad)
El capacitor de entrada del amplificador .. Idem.. Se trata de un filtro pasaaltos... La resistencia es la impedancia de entrada del amplificador...
Hay otros capacitores en el amplificador... Depende exactamente de dónde estén si se trata de filtros pasaaltos o pasabajos... Pero casi siempre se pueden resolver con lo que les pasé arriba..
Espero que les haya servido, salu2
PD: Totalmente de acuerdo con pino2007
PD2: Para quien lo lea, 12db/octava = 20db/decada..
