¿Una tarjeta de sonido filtra la entrada de paso bajo?

Question

Hago esta pregunta sólo porque tengo curiosidad por saberlo.

Según tengo entendido, el teorema de Nyquist dice que la frecuencia de muestreo debe ser al menos dos veces el ancho de banda de la señal a muestrear. Por lo tanto, si queremos muestrear una señal con una frecuencia de muestreo demasiado baja para su ancho de banda, tenemos que filtrar la señal en paso bajo antes del muestreo para evitar el aliasing. ¿O me equivoco?

Mi portátil tiene una tarjeta de sonido integrada. En Audacity puedo seleccionar cualquier frecuencia de muestreo arbitraria. ¿Significa eso que mi tarjeta de sonido contiene un filtro de paso bajo ajustable en la entrada para filtrar la señal a la frecuencia de muestreo seleccionada?

¿Cómo se diseña un filtro variable de este tipo en un circuito integrado?

Gracias.

Answer 1

Siempre es un error generalizar ;-) pero creo que se puede afirmar que todas las entradas de sonido de los PCs actuales y de los últimos años utilizan convertidores sigma delta. Estos muestrean a una tasa muy alta, y luego deciman a las tasas más bajas requeridas como 48k, 44.1k, en DSP en el chip de sonido.

El hecho de que la frecuencia de muestreo real sea muy alta significa que un filtro de paso bajo trivial en la entrada será suficiente para pasar la banda de audio mientras rechaza por encima de la mitad de la frecuencia de muestreo.

El uso de filtros digitales permite conseguir una función de filtrado muy nítida, la banda de paso de DC a 20kHz para una frecuencia de muestreo de 44,1kHz es sencilla.

Answer 2

Probablemente significa que Audacity puede interpolar (o diezmar) la frecuencia de muestreo de la tarjeta de sonido de 44,1 kHz a otra frecuencia. Wavelab (otra herramienta de edición de ondas) puede hacer esto porque yo lo uso así a veces.

¿Cómo se diseña un filtro variable de este tipo en un circuito integrado?

Probablemente la forma más fácil es utilizar un filtro de condensador conmutado de alto orden - esto puede retener la banda de paso y la tasa de roll-off del ancho de banda deseado y es controlado por una frecuencia variable. No creo que las tarjetas de sonido empleen este tipo de cosas porque tiene un gran impacto en el coste del producto y por qué deberían hacerlo: son tarjetas de sonido y probablemente tendrán un filtro antialias fijo a 20 kHz o aproximadamente y cualquier cosa por encima de eso (para una tarjeta barata) no tiene sentido porque nadie puede oírlo. El muestreo a frecuencias más bajas es más fácil de conseguir utilizando las herramientas de un editor de ondas para capturarlas y luego diezmarlas.

De todas formas Linear tech produce este bonito filtro que estaría bien para un filtro de paso bajo de corte variable (estéreo): -

O tal vez este de un solo canal: -