4. Klasse Elektronik / Elektrotechnik Unterlage der TFO „Oskar von Miller“ – Meran Name: Egger Stefan Klasse: 4BEL
TFO_LU_07_Tiefpass Aufgabenstellung: Ein Tiefpassfilter ist ein Filter, welcher Frequenzen oberhalb seiner Grenzfrequenz dämpft und Frequenzen tiefer seiner Grenzfrequenz annähernd ungeschwächt passieren lässt. Die einfachste Form eines Tiefpasses besteht aus einem Widerstand und einem Kondensator. Diese Schaltung wird auch als Butterworth-Filter bezeichnet.
Schaltungen: Tiefpass 1. Ordnung
Der grundsätzliche Aufbau besteht aus einem Kondensator C und einem Widerstand R. Bei niedriger Frequenz sperrt der Blindwiderstand (XC) des Kondensators weitgehend den Strom. Tiefpass 2. Ordnung:
Beim Tiefpass 2. Ordnung wird der Widerstand R durch eine Spule ersetzt. Der zwischen dem Kondensator und der Spule verwendete Widerstand wird berechnet und so gewählt das nur eine geringe Resonanzüberhöhung des Frequenzgangs entsteht (siehe Graphik 2).
Name
TFO_LU_07_Tiefpass.odt
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GERÄTE / BAUTEILE: - Frequenzgenerator - Oszilloskop - Messspitze - C (33nF, 1µF, 0,688µF) - L (15mH) - R (4,8k)
BERECHNUNGEN: Tiefpass 1. Ordnung: C = 33nF fc = 1 KHz ( frei gewählt )
R=
1 =4,8 K Ω f c∗2 π∗R∗C
Tiefpass 2. Ordnung: L = 15mH fLC = 1 KHz ( frei gewählt ) f LC=
1 2∗π∗√ L∗C
√ L∗C=
Name
1 2∗π∗f LC
(
2
)
1 2∗π∗f LC C= =1,688 µF L
TFO_LU_07_Tiefpass.odt
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MESSUNG: Tiefpass 1. Ordnung: Frequenz Ua 10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 100000
Name
TFO_LU_07_Tiefpass.odt
Ue 2,11 2,12 2,1 2,1 2,11 2,12 2,09 2,1 2,08 2,11 2,1 2,1 2,08 2,09 2,08 2,07 2,08 2,1 2,07 2,09 2,08 2,09 2,1 2,07
Verhältnis 2,11 1 2,12 1 2,05 0,9761905 1,98 0,9428571 1,89 0,8957346 1,83 0,8632075 1,73 0,8277512 1,65 0,7857143 1,56 0,75 1,48 0,7014218 1,4 0,6666667 1,32 0,6285714 1,26 0,6057692 1,08 0,5167464 0,882 0,4240385 0,622 0,3004831 0,484 0,2326923 0,395 0,1880952 0,337 0,1628019 0,302 0,1444976 0,271 0,1302885 0,254 0,1215311 0,237 0,1128571 0,108 0,0521739
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MESSUNG: Tiefpass 2. Ordnung:
Name
Frequenz Ua 10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 50000 100000
TFO_LU_07_Tiefpass.odt
Ue 2,13 2,14 2,12 2,1 2,09 2,1 2,1 2,09 2,08 2,09 2,1 2,1 2,1 2,09 2,08 2,08 2,08 2,09 2,08 2,09 2,08 2,08 2,09 2,09 2,09
2,13 2,12 2,06 1,98 1,9 1,83 1,74 1,65 1,58 1,5 1,42 1,34 1,28 1,11 0,892 0,634 0,501 0,404 0,341 0,304 0,273 0,252 0,237 0,069 0,043
Verhältnis 1 0,9906542 0,9716981 0,9428571 0,9090909 0,8714286 0,8285714 0,7894737 0,7596154 0,7177033 0,6761905 0,6380952 0,6095238 0,5311005 0,4288462 0,3048077 0,2408654 0,1933014 0,1639423 0,1454545 0,13125 0,1211538 0,1133971 0,0330144 0,0205742
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VERGLEICH:
Man erkennt an der obigen Grafik dass ein Tiefpass 2ter Ordnung besser höhere Frequenzen filtern kann als der Tiefpass 1ter Ordnung.
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TFO_LU_07_Tiefpass.odt
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