cómo diseñar un filtro de paso bajo para forma de onda cuadrada

No puede haber una respuesta genérica a esta pregunta. La forma de onda cuadrada ideal incluye frecuencias armónicas hasta el infinito, por lo que cualquiera que sea el filtro de paso bajo que utilice, reducirá los armónicos por encima de la frecuencia de banda de paso. Esto se ve como "timbre" porque el resultado es equivalente a agregar esos armónicos filtrados a la forma de onda cuadrada ideal (precisamente, los armónicos se restan, pero simplemente se niega la suma).

El nivel de armónicos disminuye hacia el infinito según la función sinc: si la frecuencia base de la onda cuadrada es$x$, los armónicos llegan a las frecuencias$f=x+2Nx$, dónde$N$es entero${1,2,3,...}$, y el nivel relativo de armónicos para cada$f$es$|\sin(\pi f/(2x))/(f/x)|$(la ecuación simplemente se simplifica a partir de la función sinc que se normaliza para que el nivel sea 1 en$x$). Entonces, en la práctica, el nivel de armónicos después de cierta frecuencia se vuelve insignificante y se puede filtrar, pero el límite de frecuencia depende de la aplicación, es decir, depende del nivel permitido de timbre y velocidad de giro (Observe que también la velocidad de giro se convierte en la más baja). el más bajo es el límite de frecuencia). Por ejemplo, si la onda cuadrada es una señal de reloj, es posible que incluso se las arregle con una banda de paso de filtro que sea igual a la frecuencia del reloj. Entonces, básicamente, solo le queda el componente del seno base, pero dado que solo necesita una señal periódica, eso podría ser suficiente. Aparte de eso, no existe una regla genérica simple para la banda de paso del filtro requerida.