01 · Punto de partida
50 veces por segundo, 16 millones, una por día
La red alterna 50 ciclos por segundo, un micro cuenta 16 millones, tu NTC completa un ciclo por día. Tres ritmos, una sola relación: frecuencia × período = 1. Dominarla es ubicar cualquier señal en su escala y saber con qué medirla.
Y una yapa de programador: para digitalizar hay que muestrear a más del doble (Nyquist), así que la frecuencia también fija tu ADC futuro.
- ¿Cómo se convierten f y T?
- ¿Qué unidades usar en cada escala?
- ¿Cómo se mide cada rango?
- ¿Qué tiene que ver con muestrear?
02 · Definición
Dos caras de lo mismo
| Señal | f | T | Se mide con |
|---|---|---|---|
| NTC día/noche | ~12 µHz | ~1 día | Multímetro + paciencia |
| Parpadeo LED | 1 Hz | 1 s | Ojo + cronómetro |
| Red / rizado | 50 / 100 Hz | 20 / 10 ms | Tester Hz / osciloscopio |
| Audio (LA) | 440 Hz | 2,27 ms | Osciloscopio / oído |
| Micro 16 MHz | 16 MHz | 62,5 ns | Osciloscopio rápido / hoja |
Regla de unidades: ms con Hz–kHz bajos, µs con kHz, ns con MHz. El número “lindo” (2,27 ms, no 0,00227 s) delata la escala correcta.
03 · Medición
Cada rango, su instrumento
- Lento (segundos–minutos)
- Ojo + cronómetro + multímetro: contar ciclos en 60 s y dividir. NTC, parpadeos, termostatos.
- Red y audio bajo
- Tester con modo Hz (muchos lo traen) o contar cruces en osciloscopio: 50/100 Hz y kHz bajos.
- kHz–MHz
- Osciloscopio: período entre cruces iguales, f = 1/T. Sin scope no hay medida seria (Tema 8).
- GHz / relojes internos
- Se leen en hoja, no se miden en hobby: el micro dice su f, el cristal la garantiza (Tema 27, curso 3).
04 · Nyquist (adelanto)
Muestrear a más del doble
Para digitalizar sin mentir hay que muestrear a más del doble de la frecuencia máxima: voz de 3 kHz pide más de 6 kHz (telefonía usa 8 kHz). Por debajo, las altas se disfrazan de bajas (aliasing): el error clásico de ADC apurados (cursos 5 y 7).
Bien muestreado
Más del doble
La digital guarda la forma real: se puede reconstruir y procesar con confianza.
Mal muestreado
Menos del doble
Frecuencias altas reaparecen como bajas falsas: el sistema “ve” lo que no existe. Sin arreglo posterior.
05 · Conversor en código
f ↔ T con unidades lindas
Conversor que elige la unidad sola + tabla de referencia + Nyquist:
Python en tu navegador. Convertí tus señales y ejecutá el mínimo de muestreo.
def f_a_t(f_hz):
t = 1 / f_hz
u, v = ("s", t) if t >= 1 else ("ms", t * 1e3) if t >= 1e-3 else ("us", t * 1e6) if t >= 1e-6 else ("ns", t * 1e9)
print(f"{f_hz} Hz -> T = {v:.2f} {u}")
return t
def t_a_f(t_s):
f = 1 / t_s
u, v = ("Hz", f) if f < 1e3 else ("kHz", f / 1e3) if f < 1e6 else ("MHz", f / 1e6)
print(f"T = {t_s}s -> f = {v:.2f} {u}")
return f
def nyquist(f_max_hz):
print(f"Señal hasta {f_max_hz}Hz: muestrear a > {2*f_max_hz} Hz")
return 2 * f_max_hz
for f in [1, 50, 100, 440, 16000000]:
f_a_t(f)
t_a_f(0.01)
nyquist(3000)
Probá f_a_t(0.000012) (NTC día/noche): ¿qué T da? ¿En qué unidad conviene?
Tabla de tu banco
Generar la referencia personal de ritmos con unidades lindas:
def lindo_t(t_s):
if t_s >= 1:
return f"{t_s:.3f} s"
if t_s >= 1e-3:
return f"{t_s*1e3:.3f} ms"
if t_s >= 1e-6:
return f"{t_s*1e6:.1f} us"
return f"{t_s*1e9:.1f} ns"
banco = [("parpadeo", 1), ("red", 50), ("rizado", 100),
("LA audio", 440), ("PWM micro", 8000), ("cristal", 16000000)]
for nombre, f in banco:
print(f"{nombre:10}: {f:>10} Hz T={lindo_t(1/f)}")
06 · Analogía programador
FPS y polling
- 1f = FPS.
Ciclos por segundo como frames por segundo: más f, más “fluidez” temporal... y más exigencia.
- 2T = intervalo de polling.
Cada cuánto pasa algo: como un
setInterval(T). Período largo = polling perezoso. - 3Nyquist = samplear bien.
Muestrear eventos más rápido que 2× su ritmo o perdés (y ves fantasmas): polling consciente.
07 · Exploración
Laboratorio: ubicar cada ritmo
Elegí un fenómeno: el laboratorio da f, T, con qué medirlo y su Nyquist si hubiera que digitalizarlo.
Fenómeno → f, T
f = 1/T
NTC: 12 µHz, período de un día.
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el NTC “no tiene” Nyquist útil?
- ¿Qué instrumento elegís para 440 Hz y para 16 MHz?
- ¿A cuánto muestrearías voz de 3 kHz? ¿Y un NTC?
Ver respuestas sugeridas
- Porque no es periódico estable sino deriva: Nyquist rige para bandas con f máxima. Al NTC se lo muestrea “cada tanto” por criterio, no por teorema.
- 440 Hz: osciloscopio (u oído + tester Hz). 16 MHz: scope rápido o dato de hoja (Tema 8).
- Voz: > 6 kHz (8 kHz telefonía). NTC: cada segundos/minutos sobra (su “f” es µHz).
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Hz es velocidad»
Es repetición, no velocidad: 50 Hz no “va” a ningún lado. Lo que viaja (electrones, ondas) tiene su propia velocidad aparte.
«Período en Hz»
Período en segundos (s, ms, µs), frecuencia en Hz. Mezclarlos invierte el diseño de filtros y muestreos.
«Más Hz = más tensión»
f y amplitud son independientes (Temas 3 y 4): 1 V a 1 MHz y 220 V a 50 Hz. No cruzar dimensiones.
«Muestrear a 2× exactos alcanza»
El teorema pide estrictamente más del doble, y en la práctica 5–10× para formas decentes. 2× es el borde teórico, no el diseño.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de ritmo
Ejercicio 1: tabla personal
Con el bloque del banco: agregá tu rizado (100 Hz), tu PWM (1 kHz) y tu red (50 Hz). Ejecutá y anotá T de cada uno.
Ver solución razonada
10 ms, 1 ms y 20 ms. Tres ritmos, tres instrumentos: cronómetro no, tester/oscopio sí.
Ejercicio 2: Nyquist telefónico
Voz hasta 3 kHz. ¿Mínimo teórico? ¿Por qué telefonía usa 8 kHz y audio 44,1 kHz?
Ver solución
Teórico: 6 kHz. Telefonía 8 kHz (margen + filtros simples); audio 44,1 kHz (20 kHz audibles ×2 + margen generoso). Margen sobre teoría, siempre.
Ejercicio 3: micro a ojo
16 MHz. ¿T en ns? ¿Podrías verlo parpadear un LED a esa f? ¿Qué ves en realidad?
Ver solución
T = 62,5 ns. El ojo promedia (> 30 Hz): verías brillo medio fijo. Dividir por millones (prescaler) para hacerlo visible (curso 7).
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- f = 1/T; unidades lindas según escala (ms/µs/ns, k/MHz).
- Cada rango tiene su instrumento: estimar orden primero.
- Nyquist: muestrear a más del doble (práctica: 5–10×).
- f y amplitud independientes: no cruzar dimensiones.
- Conversor + tabla personal en cada banco de trabajo.
Ritmo dominado. Ahora, las formas que lo visten: en el próximo tema, señales periódicas y duty.