Tiefpass
Bild 1: Frequenzverhalten eines Tiefpassfilters 1. Ordnung
Tiefpass
Ein Tiefpass oder Tiefpassfilter ist in der Elektronik ein Filter, welcher Signalanteile mit Frequenzen unterhalb einer Grenzfrequenz fg passieren lässt. Signalanteile mit höheren Frequenzen werden bedämpft. Es sind meist passive Vierpole aus Widerständen, Spulen und Kondensatoren.
Die Filterfunktion kann als ein Spannungsteiler beschrieben werden, wobei der Blindwiderstand des Kondensators frequenzabhängig ist. Für Gleichstrom hätte er annähernd unendlich hohen Blindwiderstand, so dass die Ausgangsspannung den Maximalwert hat. Für sehr hohe Frequenzen geht der Blindwiderstand gegen Null, so dass er für die Ausgangsspannung fast einen Kurzschluss bedeutet.
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- Xc = Blindwiderstand des Kondensators
- Ue = Eingangsspannung
- Ua = Ausgangsspannung
Die Grenzfrequenz berechnet sich nach:
Bild 2: Frequenzverhalten eines Tiefpassfilters 2. Ordnung
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(2)
- fg = Grenzfrequenz
Sprünge in der Gleichspannung am Eingang werden verzögert nach einer Lade- oder Entladekurve an den Ausgang weitergegeben.
Wenn der Widerstand durch eine Spule ersetzt wird, dann enteht ein Filter 2. Ordnung. Die Ordnungsnummer erhöht sich abhängig von der Anzahl der frequenzabhängigen Bauteile. Im einfachsten Fall kann das durch Hintereinanderschalten mehrerer Filter niedrigerer Ordnung erfolgen.
Für die Grenzfrequenz des Filters 2. Ordnung gilt XC = XL. Sie kann berechnet werden mit:
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