Hallo, wollte mal fragen, ein analoges Tiefpassfilter hat ja einen Phasengang, wie sehr verzerrt dies mein Ausgangssignal(ungefähr), wenn ich ein Tiefpass 4.Ordnung verwende? Wieso wird dieser aspekt so wenig erwähnt, ist er so unwichtig? Bei einem Digitalen tiefpassfilter z.b. FIR Tiefpass dürfte der phasengang doch aus bleiben oder? Schönes Wochenende Mfg Jan
Jan R. schrieb: > FIR Mal ein Denkansatz "hintenrum": (Digitale) FIR-Filter funktionieren durch Addition von Totzeit-verzögerten Originalsignalanteilen auf das unverzögerte Originalsignal. Bei gleicher Frequenz erzeugt eine Totzeit was? Genau, eine Phasenverschiebung. Damit hast du dann deinen Phasengang wieder.
Jan R. schrieb: > ein analoges Tiefpassfilter hat ja einen Phasengang, wie sehr verzerrt > dies mein Ausgangssignal(ungefähr) Ein analoger Tiefpass verzerrt ein Signal gar nicht. Als Verzerrungen werden Signalanteile bezeichnet, die dadurch entstehen, dass das Ausgangssignal nicht linear vom Eingangssignal abhängt, i.e. die Signalform von der Amplitude des Eingangssignales abhängt. Der Frequenzgang eines TP ist aber unabhängig von der Amplitude des Eingangssignales - solange nicht irgendetwas in der Schaltung übersteuert ;-)
> Ein analoger Tiefpass verzerrt ein Signal gar nicht. Tut er doch: http://de.wikipedia.org/wiki/Lineare_Verzerrungen#Lineare_Verzerrungen
U. B. schrieb: > Tut er doch: > http://de.wikipedia.org/wiki/Lineare_Verzerrungen#Lineare_Verzerrungen Wenn man eine frequenzabhängige Verstärkung als Verzerrung bezeichnet, dann hat das nichts mit Filtertheorie sondern mehr mit Audiophile zu tun.
>Als Verzerrungen werden Signalanteile bezeichnet, die dadurch entstehen, >dass das Ausgangssignal nicht linear vom Eingangssignal abhängt, i.e. >die Signalform von der Amplitude des Eingangssignales abhängt. Ja, Klirrverzerrungen. "Verzerrung" kann man aber für jede Form einer Abweichung verstehen. Das müssen nicht unbedingt nur Klirrverzerrungen sein. >ein analoges Tiefpassfilter hat ja einen Phasengang, wie sehr verzerrt >dies mein Ausgangssignal(ungefähr), wenn ich ein Tiefpass 4.Ordnung >verwende? Ganz erheblich. Aber es bleibt unhörbar, solange der linke und rechte Kanal genau das gleiche machen. Bei niedrigen Frequenzen ist die Geschichte sogar noch unkritischer, weil unser Gehör dort viel unempfindlicher ist.
minifloat schrieb: > Jan R. schrieb: >> FIR > > Mal ein Denkansatz "hintenrum": > (Digitale) FIR-Filter funktionieren durch Addition von > Totzeit-verzögerten Originalsignalanteilen auf das unverzögerte > Originalsignal. Bei gleicher Frequenz erzeugt eine Totzeit was? Genau, > eine Phasenverschiebung. Damit hast du dann deinen Phasengang wieder. ja aber die ist nicht frequenzabhängig...
Jan R. schrieb: > ja aber die ist nicht frequenzabhängig... Na irgendwie schon. Eine bestimmte Totzeit erzeugt bei der doppelten Frequenz genau die doppelte Phasenverschiebung.
Michael schrieb: > Wenn man eine frequenzabhängige Verstärkung als Verzerrung bezeichnet, > dann hat das nichts mit Filtertheorie sondern mehr mit Audiophile zu > tun. Wer sagt, dass es um Audio geht? Wenn man ein Rechtecksignal durch einen Tiefpass schickt, wird er nicht mehr als Rechteck heraus kommen. Es sind nicht nur die höheren Frequenzen gedämpft, sondern die verbleibenden sind auch in ihrem Bezug zueinander verschoben. Jan R. schrieb: > ja aber die ist nicht frequenzabhängig... Genau! Michael schrieb: > Na irgendwie schon. Eine bestimmte Totzeit erzeugt bei der doppelten > Frequenz genau die doppelte Phasenverschiebung. Nein, das gesamte Signal ist einfach nur verzögert. Relativ zueinander treten keine Phasenverschiebung unter den Frequenzen auf. Ein insgesamt verzögertes Signal kann man zwar als Phasenverschiebung werten, das ist aber ehr unüblich ... Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Es sind nicht nur die höheren > Frequenzen gedämpft, sondern die verbleibenden sind auch in ihrem Bezug > zueinander verschoben. In der Beziehung ist ein Bessel-Filter von den kausalen Filtern die günstigste Variante. Jobst M. schrieb: > Nein, das gesamte Signal ist einfach nur verzögert. Relativ zueinander > treten keine Phasenverschiebung unter den Frequenzen auf. Das geht nur mit akausalen Filtern, die dann alle Frequenzen ohne Phasenverschiebung verarbeiten. Der Preis ist eine unendliche Verzögerung, wenn man alles bis zur Frequenz 0Hz durch das Filter schicken möchte. Sobald das Filter eine Phasenverschiebung erzeugt, würde das automatisch bedeuten, dass diese frequenzabhängig ist.
Michael schrieb: > In der Beziehung ist ein Bessel-Filter von den kausalen Filtern die > günstigste Variante. Sicher. Es geht ja auch am flachsten in die Dämpfung. Trotzdem findet eine Verzerrung statt. Michael schrieb: > Sobald das Filter eine Phasenverschiebung erzeugt, > würde das automatisch bedeuten, dass diese frequenzabhängig ist. Na gut, bleib bei Deinen Ansichten. :-) Trotzdem kann man mit einem digitalen Tiefpass ein Signal ohne Phasenverzerrungen filtern. Gruß Jobst
So, ich habe mir mal ein wenig Mühe gemacht ... Ich synthetisiere mit den ersten 5 Oberwellen annähernd eine Rechteckkurve in Bild 1. In Bild 2 sieht man diese Kurve, bei denen die Phasen und Beträge der Grund- und Oberwellen gemäß der Ortskurve eines einfachen RC-Tiefpasses verändert wurden. Wer schon mal ein Rechteck durch einen einfachen RC-Tiefpass geschickt und sich das Ergebnis angesehen hat, wird es wieder erkennen. In Bild 3 sieht man das selbe wie in Bild 2, nur wurden die Phasenverschiebungen ausgelassen. Die Signalfrequenz hat in beiden Fällen die Hälfte der Grenzfrequenz des Filters. Das was man in Bild 2 sieht, bekommt man ganz einfach mit einem Widerstand und einem Kondensator hin. Bei einem Filter erster Ordnung gibt es im übrigen keine Unterschiede zwischen Bessel, Butterworth, etc. Was man in Bild 3 sieht, geht nur in einem digitalen Filter. Die Phasendifferenzen zwischen den Wellen ist hier 0°. Und ich denke, DAS ist gemeint, wenn die Frage nach einem Filter ohne Phasenverzerrungen aufkommt. Gruß Jobst
@Michael (Gast) am 26.10.2013 um 12:15 : > Wenn man eine frequenzabhängige Verstärkung als Verzerrung bezeichnet, > dann hat das nichts mit Filtertheorie sondern mehr mit Audiophile zu > tun. Diese Bezeichnung wird wohl in der gesamten Nachrichtentechnik so gehandhabt.
>So, ich habe mir mal ein wenig Mühe gemacht ... Das ist lieb. >Was man in Bild 3 sieht, geht nur in einem digitalen Filter. Die >Phasendifferenzen zwischen den Wellen ist hier 0°. Das heißt, wenn man den Phasengang dieses Tiefpaßfilters über der Frequenz auftragen würde, erhielte man 0° für alle Sinusfrequenzen? Da du Ahnung von der Materie zu haben scheinst, hätte ich eine Frage an Dich: Gibt es ein Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung auf der Basis eines digitalen Filters, das einen verschwindenden Phasengang hat (also 0° für alle Frequenzen)? Beim Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung handelt es sich um zwei identische, hintereinander geschaltete Butterworthfilter 2.Ordnung. Ich habe früher mit einem Freund Aktivboxen gebaut und dabei fast immer das Linkwitz-Riley-Filter 4. Ordnung verwendet. Den absoluten Phasengang konnten wir nie heraushören, nur wenn die beiden Stereokanäle unterschiedliche Phasen hatten. Deswegen haben wir es bei der analogen Realisierung belassen und nicht nach digitalen Filtern geschaut.
Kai Klaas schrieb: > Gibt es ein Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung auf der Basis eines > digitalen Filters, das einen verschwindenden Phasengang hat (also 0° für > alle Frequenzen)? Beim Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung handelt es sich > um zwei identische, hintereinander geschaltete Butterworthfilter > 2.Ordnung. Butterworthfilter sind vom Entwurfsprinzip her Analogfilter. Man kann die als digitales Filter mit Frequenzgang 0..f_a/2 also nur approximieren. Für Reihenschaltung von analogen Filtern gilt das genauso. Bei der Übertragung von Entwurfsprinzipien von Analogfiltern in den Digitalfilterbereich hat man immer die Achsentransformation.
>Butterworthfilter sind vom Entwurfsprinzip her Analogfilter. Man kann >die als digitales Filter mit Frequenzgang 0..f_a/2 also nur >approximieren. Für Reihenschaltung von analogen Filtern gilt das >genauso. Bei der Übertragung von Entwurfsprinzipien von Analogfiltern in >den Digitalfilterbereich hat man immer die Achsentransformation. Bekommt man das digital hin, daß der Amplitudengang kontinuierlich und mit angenäherter Butterworthcharakteristik verläuft und daß die Summe aus Hochpaß und Tiefpaß 0db ergeben? Wie gesagt, bei einem Filter ohne Phasengang?
Kai Klaas schrieb: > Das heißt, wenn man den Phasengang dieses Tiefpaßfilters über der > Frequenz auftragen würde, erhielte man 0° für alle Sinusfrequenzen? Genau. Man hat nur die oben schon angesprochene Gesamtverzögerung. > Da du Ahnung von der Materie zu haben scheinst, hätte ich eine Frage an > Dich: Gibt es ein Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung auf der Basis eines > digitalen Filters, das einen verschwindenden Phasengang hat (also 0° für > alle Frequenzen)? Beim Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung handelt es sich > um zwei identische, hintereinander geschaltete Butterworthfilter > 2.Ordnung. Du kannst in einem DSP alles dies realisieren. Nur wenn Du ein Linkwitz-Riley-Filter oder ein Butterworthfilter nachbildest, hast Du natürlich auch deren Phasengänge. Du kannst aber problemlos digitale Filter hoher Ordnung aufbauen ohne Phasenverschiebung. Du kannst auch 'Zwischenordnungen' machen oder irgendwelche Knicke in den Frequenzgang einbauen um Unebenheiten im Frequenzgang der Chassis auszugleichen. Du kannst auch die Phasen gewollt drehen, um Phasendrehungen der Chassis auszugleichen. Und: Du kannst dies vor allem im Betrieb verändern. Das richtige Forum ist für Dich hier das DSP-Forum. Gruß Jobst
So ich wollte mich jetzt nochmal zu wort melden... Also ein PAM Signal z.b. muss ja auch bevor es an einen analogen Ausgang geht ein Tiefpassfilter passieren, um die bösen Trägerharmonischen zu entfernen. Ist dieses Filter nicht immer Analog? Denn ein Digitales Filter würde hier jetzt ja auch wider ein Zeitdiskretes Signal ausgeben? Kann ich so ein Analogfilter so dimensionieren, dass der Phasengang für das Nutzsignal vernachlässigbar ist? Ich weiß ja nicht wie das jetzt bei grafikkarten genau ist mit dem VGA aber da müsste doch auch ein tiefpass sein, und der phasengang würde das Bild doch verziehen oder?
Jan R. schrieb: > Kann ich so ein Analogfilter so dimensionieren, dass der Phasengang für > das Nutzsignal vernachlässigbar ist? Naja, das Nutzsignal wird sich immer in der Nähe des Trägers aufhalten. Da werden die Phasen nicht weit auseinander laufen ... Gruß Jobst
also ist vernachlässigter oder Furchtbar? ich bin doch aber der Meinung, dass Fg also die Grenzfrequenz in diesem fall mindestens das doppelte des Nutzsignals ist. Da das Trägersignal ja rechteckförmig ist, sind dort nach Fouler unendlich viele Frequenzen drinnen.
Jan R. schrieb: > Da das Trägersignal ja > rechteckförmig ist, sind dort nach Fouler unendlich viele Frequenzen > drinnen. Das möchtest Du aber so nicht übertragen - oder? Wenn doch, benötigst Du auch gar keinen Filter. Die doppelte Frequenz ist in einem Rechteck allerdings nicht enthalten. Mir ist gerade nicht klar, was Du nun eigentlich möchtest und ich habe den Eindruck, dass Dir das auch nicht klar ist. Gruß Jobst
Ich will nur wissen ob an einer digitalen grafikkarte auf den Analogen VGA auch ein Filter ist undwie es da mit dem phasengang ist, dass keine Verzerrungen entstehen.
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