kHz – Kilohertz
Il kilohertz, abbreviato come kHz, è un’unità di misura della frequenza che equivale a 1000 hertz. In pratica, rappresenta quante volte un evento periodico si ripete in un secondo. Ad esempio, se un segnale ha una frequenza di 5 kHz, significa che si ripete 5000 volte ogni secondo.
In questo post vedremo in modo tecnico cosa significa kHz, dove lo usiamo concretamente e perché è una delle unità più comuni in elettronica e telecomunicazioni. Oggi voglio mostrarti anche qualche esempio reale per chiarire bene il concetto.
Uso del kHz in elettronica
Il kHz si usa in tanti contesti, soprattutto dove si lavora con segnali, oscillatori, filtri e comunicazioni radio. Ti faccio qualche esempio tecnico:
- Audio: i segnali audio digitali, come nei CD, hanno una frequenza di campionamento di 44,1 kHz. Significa che il suono viene “letto” 44100 volte al secondo.
- Generatori di segnale: se imposti un generatore di funzione a 10 kHz, il segnale sinusoidale generato oscilla 10000 volte al secondo.
- Radio AM: le trasmissioni AM (modulazione di ampiezza) funzionano tipicamente tra 530 e 1710 kHz. Una stazione AM a 720 kHz trasmette un’onda portante che oscilla 720000 volte al secondo.
Conversione tra unità di frequenza
Spesso dobbiamo convertire tra diverse unità, ad esempio tra hertz, kilohertz e megahertz. Ecco una tabella di riferimento utile:
Applicazioni pratiche del kHz
Nel mondo reale, quasi tutti i circuiti elettronici che generano o elaborano segnali lavorano in un intervallo compreso tra qualche Hz e diversi MHz. Il range in kHz è perfetto per:
- Filtri passa-basso e passa-alto nei sistemi audio, dove il taglio avviene spesso a frequenze come 3 kHz o 15 kHz.
- Clock per microcontrollori economici: molti lavorano con frequenze intorno ai 32 kHz (tipico di RTC, real-time clock).
- Trasmissioni IR (a infrarossi), come nei telecomandi, che usano segnali portanti di circa 38 kHz.
Quando progettiamo un circuito, spesso dobbiamo scegliere un valore in kHz perché fornisce il giusto equilibrio tra consumo, reattività e compatibilità con altri componenti. Una volta ho dovuto progettare un filtro attivo per un ricevitore FM, e ho scelto una frequenza centrale di 150 kHz: sembrava piccola rispetto ai MHz della radio, ma era perfetta per eliminare i segnali spurii.
Un’altra situazione concreta è nei convertitori analogico/digitali (ADC). La loro frequenza di campionamento è spesso in kHz. Un ADC che campiona a 12 kHz può catturare segnali fino a 6 kHz (secondo il teorema di Nyquist), utile per segnali vocali.
Alcuni sensori di distanza a ultrasuoni, come l’HC-SR04, generano impulsi a circa 40 kHz. Anche se il segnale non si sente a orecchio, è ben presente nell’ambiente e può essere facilmente rilevato da un microcontrollore.
Infine, nelle comunicazioni seriali (UART), le velocità in baud rate sono spesso espresse in kHz, come 115.2 kbit/s = 115.2 kHz circa di clock per ogni bit.
Domani vedremo un argomento collegato: parleremo di MHz – Megahertz, e ti mostrerò come il concetto si estende alle alte frequenze nei microprocessori e nelle comunicazioni RF.