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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tiefpass 1. Ordnung funktioniert nicht wie gedacht


Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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Hallo,

ich habe einen 1MHz Oszillator und ein Oszilloskop für 40MHz und dachte 
mir: "Hey, versuch mal einen Tiefpass um aus den 1MHz Rechteck einen 
1MHz Sinus zu erzeugen."

Zuerst mit Widerstand in Reihe und danach einem Kondensator gegen Masse. 
C=1nF und R=150 Ohm, das sollte eine Grenzfrequenz von etwa 1,061MHz 
geben. Also angeschlossen und gemessen: Rechteck okay, nach dem Tiefpass 
sieht es aber aus wie die Lade-/Entladekurve eines Kondensators, welcher 
nach genau 1us geladen/entladen ist.

Gut, dann eben mit einer Spule. Ich habe hier noch eine mit 100uH. Also 
Spule in Reihe und danach einen Widerstand R=680kOhm gegen Masse. Sollte 
also eine Grenzfrequenz von 1,082MHz haben. Das Ergebniss: Rechteck 
okay, aber nach dem Tiefpass bekomme ich einen 3MHz Sinus mit 6facher 
Amplitude überlagert von einem Sinus geringerer Frequenz mit 
gedrittelter Amplitude.

Ist schon mein Ansatz falsch, dass ein Tiefpass die Oberwellen 
rausfiltert, oder liegt das Problem im Aufbau?

Viele Grüße
Sebihepp

Autor: HildeK (Gast)
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Ein Filter 1.Ordnung (RC oder RL) hat nunmal nur 6dB/Oktave Dämpfung. 
Die pegelstärkste Oberwelle liegt bei der dreifachen Grundfrequenz. Du 
dämpfst da aber noch nicht mal mit 10dB.
Lösung: der Tiefpass muss eine wesentliche höhere Ordnung haben.

Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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HildeK schrieb:
>Ein Filter 1.Ordnung (RC oder RL) hat nunmal nur 6dB/Oktave Dämpfung.
>Die pegelstärkste Oberwelle liegt bei der dreifachen Grundfrequenz. Du
>dämpfst da aber noch nicht mal mit 10dB.
>Lösung: der Tiefpass muss eine wesentliche höhere Ordnung haben.
Okay, welche Ordnung bräuchte ich denn um einen erkennbaren Sinus zu 
filtern? Und wie erklärt sich das Verhalten bei dem RL Tiefpass?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Leg die Grenzfrequenz auf 100kHz. Dann sieht das gleich viel besser aus.
C=10nF und R=150 Ohm

Autor: HildeK (Gast)
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Sebastian Hepp schrieb:
> Okay, welche Ordnung bräuchte ich denn um einen erkennbaren Sinus zu
> filtern?

Auswendig habe ich das nicht parat. Da muss man sich etwas intensiver 
einarbeiten. Aber du solltest bei 3MHz so ca. 20-30dB Dämpfung erreichen 
(wobei bei 1MHz eben nur die 3dB sein dürfen). Die notwendige Dämpfung 
hängt auch von deiner Forderung nach der Reinheit des Sinussignals ab.

Probiere doch mal aus, ob du mit allen drei BE bereits ein brauchbares 
Ergebnis erhälst. Das wäre aber erst zweite Ordnung. Also: Quelle - R - 
L und dann C nach Masse. Messe über dem C.

>Und wie erklärt sich das Verhalten bei dem RL Tiefpass?

Schaltungsfehler, völlig falsche Dimensionierung (?), Messfehler.
Bei korrekter Dimensionierung kommt in beiden Variante das selbe 
Zeitsignal heraus - so eines, wie du es beim RC beschrieben hast.

Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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Danke für eure Hilfe.
Ich habe einfach mal 4 RC Tiefpässe hintereinander geschalten und 
bekomme eine recht schöne Sinuskurve. Nur ist sie ziemlich gedämpft, 
aber das kann man ja mit einem Verstärker wieder hinbiegen.^^

Ich gehe jetzt schlafen.
Gute Nacht
Sebihepp

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Helmut S. schrieb:
> Leg die Grenzfrequenz auf 100kHz. Dann sieht das gleich viel besser aus.
> C=10nF und R=150 Ohm

Muss eingestehen, dass da ein wunderschöns Dreieckssignal aber kein 
Sinussignmal entsteht. Dazu braucht man dann doch zwei oder mehr 
RC-Tiefpässe hintereinander.

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