erstellt 23.05.2021 | |
RC Filter |
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Ein
sogenannter Hochpass , leicht zu erkennen daran wenn der
eingesetzte Kondensator wie hier dargestellt den Buchstaben H ergibt soll Frequenzen ausfiltern ( von einander trennen). Beim Hochpass sollen also hohe Frequenzen durchgelassen werden, und kleine Frequenzen unterdrückt werden. |
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Ein RC Filter ist eine Kombination aus einen Ohmschen Widerstand (R) und die Kapazität eines Kondensators (C). Im Gegensatz zu einen reinen Ohmschen Widerstand verhält sich der Widerstand eines Kondensator aus einer Zusammensetzung des reinen Ohmschen Widerstand und der des Frequenzabhängigen Widerstandsanteil. Wird eine veränderbaren Frequenz angelegt, so ergeben sich folgenden Situationen bei steigenden Frequenzen. Angefangen bei 0 Herz also Gleichspannung wird sich über den Widerstand eine Spannung von nahe Null Volt einstellen, weil der Widerstand des Kondensator extrem hoch ist und so die gesammte Spannung über den Kondenstor anliegt. Mit zunehmender Frequenz wird der Widerstand des Kondensators immer kleiner so das der Strom immer größer wird, und dieser Strom einen immer größer werdenden Spannungsabfall am Widerstand zu Folge hat. Irgendwann dann bei steigender Frequenz wird die Spannung über den Widerstand nahezu 70 % der Betriebsspannung annehmen. Damit ist die sogenannte Grenzfrequenz erreicht. |
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Diese Grenzfrequenz lässt sich mit folgender Formel berechnen: |
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Wählen
wir zum Beispiel einen Kondensator mit 50 nF und einen Widerstand von
330 Ohm kommen wir auf eine Grenzfrequenz von ca 9650 Herz. Das ist die Frequenz bei der die Spannung über den Widerstand 70% der Eingangsspannung weitergibt. Alle weiteren Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz von 9650 erhöhen die Spannung über den Widerstand (R) noch etwas weiter. |
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Hier dargestellt der Frequenzgang zwischen 1 Hz und 20 KHz. |
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In Lspice kann man auch sehr schön bei 9,650 Herz die Phasenverschiebung von 90 ° erkennen. Die blaue Kennlinie ist der Ausgang über den Widerstand der mit etwa 70% der Amplitude der berechneten Grenzfrequenz entspricht. |
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Tiefpass |
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Genauso kann mit der Bauteile
Kombination aus Kondensator und Widerstand ein Tiefpass aufgebaut werden,damit werden also nur tiefe Frequenzen durchgelassen und die hohen abgeblockt. Die Berechnungsformel ist die gleiche wie für den Hochpass. Nur das im Gegensatz zum Hochpass, alle Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz durch gelassen werden. |
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Beispiel: Widerstand 22 kOhm Kondensator 1 uF = Grenzfrequenz von 7,23 Hz Beispiel: Widerstand 100 Ohm Kondensator 0,01 uF Grenzfrequenz ist 159,15 KHz |
So sieht das Schaltsymbol für einen Tiefpass aus |
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50 Herz Filter |
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Ein 50 Herz Filter der nur Frequenzen zwischen 39 und 72 Herz durch lässt. |
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Das obere Signal ist das Eingangssignal des Filters, das untere Signal ist der Ausgang des Filters. Frequenzgang zwischen 1 und 200 Herz, man erkennt deutlich den Spannungsanstieg ab 1 Herz, dann bei ca. 50 Herz die maximale Spannung, anschließend ein kontinuirliches absenken der Spannung . |
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aktualisiert 06.06.2021 |