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Wie erkennt Tiefpass höhere FrequenzenGuten Tag, wie genau funktioniert ein Tiefpassfilter? Also es werden Signale alle oberhalb der Grenzfrequenz weggefiltert, in dem die Dämpfung ab der Grenzfrequenz immer weiter ansteigt und so diese mit steigender Frequenz immer stärker gefiltert werden. Aber wie muss man sich das bildlich vorstellen? Könnte man das System mit einer träger Masse vergleichen, die bei höherer Frequenz nicht angeregt wird und deshalb die Schwingung nicht weiter überträgt? Ja, wie die Stossdämpfer in einem Auto. Bin zwar E-techniker, aber in der Mehanik dürfte das sowas wie ein Masse-Feder-System (ohne Resonanzfall) sein. Gruß Weißt Du wie sich Spulen und Kondensatoren bei unterschiedlicher Frequenz, z.B. 0Hz-1GHz verhalten? Wenn nicht, informier dich mal, dann kommste evtl. schon alleine drauf.
Ja ganz genau. Als Beispiel ein Schwingkreis aus Spule und Kondensator bzw ein System aus Masse und Feder. Die Induktivität der Spule entspricht der trägen Masse und die Kapazität entspricht der Feder. Die Spule sei nun bestimmt und der Kondensator leer. Die Masse ist in Bewegung und die Feder ungespannt. Der Schwung der Masse drückt die Feder zusammen. Der "Schwung" der Induktivität drückt den Strom in den Kondensator.
Ja ganz genau. Als Beispiel ein Schwingkreis aus Spule und Kondensator bzw ein System aus Masse und Feder. Die Induktivität der Spule entspricht der trägen Masse und die Kapazität entspricht der Feder. Die Spule sei nun bestromt und der Kondensator leer. Die Masse ist in Bewegung und die Feder ungespannt. Der Schwung der Masse drückt die Feder zusammen. Der "Schwung" der Induktivität drückt den Strom in den Kondensator.
Die Stoßdämpfer entsprächen einem Widerstand. Es gibt sogar eine Familie von Frequenzfilter in der Elektrotechnik, die rein mechanisch aufgebaut sind! Diese Bauweise wird (bzw wurde) zwar primär für Bandpassfilter verwendet, aber die mechanischen/elektrischen Analogien lassen sich anhand dieser Technologie recht gut darstellen https://de.wikipedia.org/wiki/Mechanisches_Filter Das elektrische Signal wird z.B durch Spulen ins mechanische System ein- und ausgekoppelt. Mechanisch lassen sich Resonatoren von Güten realisieren, die mit LC Schwingkreisen kaum vorstellbar sind. Schwingquarze sind im Grunde auch mechanische Stimmgabeln...
Da ein Tiefpass aber meistens keine LC-Schaltung, sondern eine RC- oder LR- Schaltung ist, kommt der Stoßdämpfer dem Tiefpass näher als ein Masse-Federsystem. Stell dir vor was passiert, wenn du einen Kondensator über einen Widerstand laden möchtest. Legst du eine Spannung an, läd sich der Kondensator langsam auf bis er auf die angelegte Spannung erreicht hat. Legst du nun eine andere Spannung an, wird der Kondensator entsprechend langsam umgeladen und nähert sich dieser Spannung an. Ist die Änderung langsam genug, kann der Kondensator fast instantan folgen. Änderst du die Spannung sehr schnell, hat der Kondensator keine Zeit mehr diese Spannung zu erreichen und es findet nurnoch eine verhältnismäßig kleine Änderung der Spannung überm Kondensator statt. Et voila, du hast dir einen RC-Tiefpass gebaut. Die Ausgangsspannung wird am Kondensator abgegriffen.
Das klingt gut, kann aber so nicht stimmen. Nach deiner Darstellung: Induktivität = trage Masse Kapazität = Feder Schwung (Kraft) = Strom Wenn jedoch die Kraft (Schwung) dem Strom entspricht, haben wir die folgende Zuordnung: Induktivität = Feder Kapazität = träge Masse Kraft = Strom Geschwindigkeit = Spannung
Da hab ich mich unpräzise ausgedrückt. Der Strom in der Induktivität entspricht der Bewegung der Masse, die Größe der Induktivität entspricht der Größe der Masse. Stellen wir uns mal ein Saarland vor. Und jetzt brauchen wir eine Anzahl Schwimmbäder in den Olympia-Maßen. Die Tragen wir nun über mehrere Fußballfelder…
So ist es korrekt. Bei der von dir benutzen Analogie entspricht der Strom der Geschwindigkeit und die Induktivität der (trägen) Masse. Allergings halte ich diese Analogie für ungünstig, weil ein Strom, also eine Flußgröße, in der Mechanik dann einer Potentialgröße (Geschwindigkeit) entspricht. Aber so, wie jeder möchte ….
Aber unter dieser Analogie kann sich auch ein elektronisch Unbedarfter eher etwas vorstellen, als unter Feldern und Potentialen. Man hat im Alltag einfach öfter mit bewegten Massen zu tun, und hat daher eher eine Vorstellung davon. Und am Ende des Tages ist doch jedes Modell eine Analogie. Was da in der "wirklichen Wirklichkeit" passiert, weiß doch kein Mensch. An der Stelle gehe ich durchaus mit unserem geliebten Kurt schwanger und sage "Es hat noch nie ein Mensch ein Elektron irgendwo langlaufen sehen". Oder wie sein genauer Wortlaut auch immer lautete.
Ich glaube, wir missverstehen uns. Meine oben genannten Analogievorstellungen [1] sind mehr universeller Art [2]. Feldgrößen kommen da noch nicht vor. Mit der Potentialgröße sind in diesem Fall, Spannungen, Geschwindigkeiten, Drücke, Temperaturen usw. gemeint. [1] https://de.wikipedia.org/wiki/Mehrpolbasierte_Modellbildung [2] https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-67289-1
Ich würde mir da gar nichts "bildlich vorstellen" und zwanghaft analog "passende" Beispiele aus der Mechanik, Pneumatik oder Hydraulik suchen. Solche Analogismen werden nämlich ratzfatz ein Sackgasse und man bastelt irgendwas dazu (z.B. den Stoßdämpfer in das schwingfähige Federsystem), bis es wieder passt. Deshalb würde ich mir einfach die "Widerstandsverläufe" (**) der beteiligten Bauteile ansehen und dann den resultierenden Spannungsteiler für ein paar Frequenzen exemplarisch durchrechnen. (**) jaja, ich weiß, dass das ein komplexer Widerstand ist, deshalb auch die Hochkommas, aber für den Anfang un den groben Überblick ist so eine Betrachtung allemal näher am Kern der Sache Die "Widerstände" von L und C sind Frequenzabhängig, also ist das ein Frequenzabhängiger Spannungsteiler.
Kommt auf die Denkweise des Fragenden an, ich modelliere mir bei mechanischen oder hydrodynamischen Fragestellungen ein elektrisches Ersatzschaltbild, das ist für mich einfacher.
Auch da spielt es eine Rolle, in welcher Welt Du zu Hause bist, im Zeitbereich (ich messe mit dem Scope, typisch für die Digitalos) oder im Frequenzbereich (ich nutze meine Ohren, FFT oder SA, typisch für Hi-Fi-Fanatiker, Akustiker, Musiker und Funker). Dein analoger Ansatz gefällt mir als simple Erklärung, aber der TO denkt offenbar in Zeiten (und damit läuft es auf eine DGL hinaus) und nicht in Frequenzen (wo man mit Deiner Vereinfachung den Dreisatz bemühen kann).
Ab da endlich mal sinnvolle Antworten ...! Schon die Eingangsfrage vom TO führt in die falsche Richtung: da wird nichts angeregt, da schwingt nichts, es wird nur frequenzabhängig gedämpft. Ja, bei einem Bandpass würde es passen, aber er fragt nach dem Tiefpass. Es ist im einfachsten Fall eben schlicht ein Spannungsteiler mit zwei Widerständen wobei einer oder beide frequenzabhängig sind.
Nein. Erstens werden sie nicht ab der Grenzfrequenz weggefiltert (weg = ganz wech) und zweites entfaltet das Filter auch unterhalb schon seine Wirkung. Guck dir einfach einmal die Lage von Pol- und Nullstellen der Übertragungsfunktion an. Als graphische Darstellung wird gerne das Bode-Diagramm verwendet. Anhand der Stichworte solltest du genug finden.
Gast
#7493129
Auch ungenau: Die Kapazität entspricht dem E-Modul der Feder.
Schon im zweiten Beitrag passiert: Der Fehler in dem Ansatz dort ist, die Feder einzuführen. Wir brauchen nur Masse und Reibung!
Ich frage mich ernsthaft, ob manche Menschen die Funktion und Existenz von Suchmaschinen bewusst ausblenden. :-/ Zu einer solchen Frage gibt es tausende Einträge im Netz, und zwar von ganz niedrigem bis sehr hohen Niveau, die Verständlichkeit bzw. den Kenntnisstand betreffend. Wenn dann immer noch Klärungsbedarf vorhanden sein sollte, kann man sich gerne an ein Forum wie dieses wenden. Auch auffällig: Mehr als zehn Stunden nach Eröffnung de Themas ist der Fragesteller wie vom Erdboden verschwunden; also eine erhebliche Menge Trollverdacht....
Gast
#7493636
Wie alle faulen U30 schreibt er es eben in 10 Foren gleichzeitig ... Leider vermehrt sich diese Fraktion wie die Kanickel! Sie infiltrieren die Firmen und bremsen Ingenieure aus. Heute auch wie so einen: Bacheler auf der dualen Hohschule gemacht (also kurz über HTL in AT): "Wieso müssen so viele Kondensatoren vor den AD-Wandler und warum kann man die nicht zusammenfassen? oder gleich in digital filtern"? 3h Diskussion, um die Notwendigkeit eines alias-Filters mit eingebautem Frequenzgang, um das Spektrum in Richtung blau zu verbiegen, damit der Delta-Sigma-Wandler die HF nicht zu schlecht abbildet. Die Diskussion kostete in der Gruppe 15 Mannstunden und somit in Richtung 2000,-. Die Bauteile liegen im Bereich 2,50 bei insgesamt gerade <500 PCBs. Finde den Fehler. Es gibt nichts Schlimmeres als Halbwissende von der dualen Hochschule mit Halbbildung, die sich ihr Wissen irgendwo zusammengeklaubt haben.
Gast
#7493645
Impressum… Na, da hast du ja einen echten Schenkelklopfer präsentiert. Danke für die zutiefst lustige Aktion! ;-) Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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