Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie Ferritperle einsetzen


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von Robert (Gast)


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Hallo, ich bin schon ganz wirr - im Netz schwirren beide Varianten rum. 
Kann mich wer erleuchten?

von Robert Goldner (Gast)


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Hallo,

das es sich im weitesten Sinn um "EMV" handelt, würde ich sagen: "Es 
kommt darauf an" und "Wer entstört hat recht". ==> Beides Testen und das 
bessere Ergebnis behalten.

Aus Erfahrung würde ich Lösung 1 für die meisten Anwendungen als 
passender empfinden.
Jedoch sind meist im Netzteil als auch in der Schaltung Ausgangs- und 
Eingangskapazitäten vorhanden, was das ganze schon wieder relativieren, 
d.h. bei ausreichend kurzen Leitungen sollten sich beide Schaltungen 
ähnlich verhalten.

Gruß

von DS3 (Gast)


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Zeichne dazu mal noch folgendes ein, dann kannst du es selber erraten:
- Ausgangsschaltung (letztes oder letzte zwei Bauteile) der Quelle
- Kabel oder lange Leitung als L
- Eingangsschaltung (erstes oder erste zwei Bauteile) der Senke.

Wo hat nun die Ferritperle den grössten Nutzen?

von georg (Gast)


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EMV handelt sowohl von Einstreuungen in das Gerät als auch von 
Störungen, die aus dem Gerät ins Netz eingestreut werden - daher kommt 
an beide Seiten ein Kondensator und die Frage wird gegenstandslos.

Georg

von Gustl B. (-gb-)


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Das ist wie beim RC Glied. Hier die Ferritperle ist quasi das R, also 
sie ist natürlich kein ohmscher Widerstand, aber du kannst die 
Ferritperle als Widerstand sehen, dessen Wert von der Frequenz abhängt.

Oben in deiner Zeichnung hast du zuerst die Ferritperle und dann den 
Kondensator und die Schaltung. Du siehst also, dass das eine 
Reihenschaltung ist. Aber Kondensator und Schaltung sind eine 
Parallelschaltung.
Das ist also eine Reihenschaltung aus Ferritperle und der 
Parallelschaltung aus Kondensator und Schaltung.
Jeder Strom muss also durch die Ferritperle. Für hohe Frequenzen hat die 
einen hohen Widerstand, also werden hochfrequente Ströme gering sein. 
Und in der Parallelschaltung teilt sich der Strom umgekehr zu den 
Widerständen auf. Der Kondensator hat einen geringen Widerstand für hohe 
Frequenzen, also wird der Großteil des Stromd durch ihn fließen und nur 
ein kleiner Teil durch die Schaltung.
Unten in deinen Zeichnung hast du zuerst den Kondensator und dann den 
Widerstand. Das iat also eine Parallelschaltung aus Kondensator und der 
Reihenschaltung aus Ferritperle und Schaltung.
Der Strom teilt sich also gleich auf und der hochfrequente Teil geht 
durch den Kondensator nach Masse. Aber der Teil der nicht durch den 
Kondensator geht, auch hochfrequente Anteile, gehen dann durch den 
Ferrit und die Schaltung. Hier bewirkt der Ferrit also nur, dass der 
eine Zweig der Parallelschaltung für hohe Frequenzen hochohmiger 
aussieht.
Nachteil:
Die Quelle wird stärker belastet weil du für hohe Frequenzen einen 
Kurzschluss eingebaut hast.

von Klaus R. (klara)


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Robert schrieb:
> Hallo, ich bin schon ganz wirr - im Netz schwirren beide Varianten rum.
> Kann mich wer erleuchten?

Beide sind so geschaltet (parallel) auch nicht falsch, aber u.U. nicht 
optimal. Ein T - Filter würde hier meist genügen.
1
---- L1 ------ L2 -----
2
           |
3
           Cx
4
           |
5
----------------------- 0V

Der Teufel liegt aber mal wieder im Detail. Beide Störquellen sollten 
dabei ein ähnliches Frequenzspektrum haben. Sonst muß man ein 
Eingangsfilter und ein Ausgangsfilter jeweils auf die speziellen 
Spektren anpassen.

Dann sind reale Bauteile so gemein, daß ein Kondensator oder eine 
Induktivität auch eine Resonanzfrequenz haben. Z.B. hat ein 100 nF Kerko 
1206 eine Resonanz bei ungefähr 10 MHz.

Genaueres kann man bei den Herstellern wie Kemet oder Murata einsehen. 
Es gibt dafür Diagramme.

Vor der Resonanz ist der KerKo eine Kapazität, nach der Resonanz benimmt 
er sich wie eine Induktivität. Bei den Induktivitäten ist es analog 
dazu.

Wenn man sicher gehen möchte nimmt man LTspice und besorgt sich Modelle 
von den Herstellern. Z.B. Würth bietet für jeden Bead ein Modell an.

Würth hat auch Applikations - Berichte zu Filter.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Robert (Gast)


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Gustl B. schrieb:

1:
> Jeder Strom muss also durch die Ferritperle. Für hohe Frequenzen hat die
> einen hohen Widerstand, also werden hochfrequente Ströme gering sein.
> Und in der Parallelschaltung teilt sich der Strom umgekehr zu den
> Widerständen auf. Der Kondensator hat einen geringen Widerstand für hohe
> Frequenzen, also wird der Großteil des Stromd durch ihn fließen und nur
> ein kleiner Teil durch die Schaltung.

2:
> Der Strom teilt sich also gleich auf und der hochfrequente Teil geht
> durch den Kondensator nach Masse. Aber der Teil der nicht durch den
> Kondensator geht, auch hochfrequente Anteile, gehen dann durch den
> Ferrit und die Schaltung. Hier bewirkt der Ferrit also nur, dass der
> eine Zweig der Parallelschaltung für hohe Frequenzen hochohmiger
> aussieht.
> Nachteil:
> Die Quelle wird stärker belastet weil du für hohe Frequenzen einen
> Kurzschluss eingebaut hast.

Hallo Gustl, ich bin nicht nur wirr sondern scheinbar auch doof. Ich 
kann Deiner Ausführung folgen und nachvollziehen aber nicht den Schluss 
ziehen welche Variante nun vorzuziehen ist.

von Klaus R. (klara)


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Solche Parallelschaltungen macht man auch nicht. Entweder jedes Filter 
für sich einzeln. Oder beide hintereinander.
mfg Klaus

von Gustl B. (gustl_b)


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Besser ist zuerst Ferrit und dann Kondensator weil das die Quelle 
weniger belastet und sonst vermutlich ähnliche Eigenschaften hat. Aber 
genau kann man das nicht sagen wenn man die Quelle nicht kennt.

Wenn das eine ideale Stromquelle wäre mit Innenwiderstand 0, dann würde 
der Ferrit nix bewirken wenn er in Reihe vor dem Rest ist wie oben 
gezeichnet.
Aber er würde in der Parallelschaltung was bewirken und zwar, dass ein 
größerer Anteil des Stroms durch den Zweig vom Kondensator nach Masse 
fließt. Also bei idealer Stromquelle würde ich das unten in der 
Zeichnungen bevorzugen.
Wie das in der Realität aussieht weiß ich nicht. Kann man aber 
simulieren.

von Robert (Gast)


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Danke

von Gustl B. (-gb-)


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Ob das alles stimmt weiß ich aber nicht. Da wäre es schön wenn sich mal 
ein Profi zu äußert.

von Klaus R. (klara)


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Gustl B. schrieb:
> Besser ist zuerst Ferrit und dann Kondensator weil das die Quelle
> weniger belastet und sonst vermutlich ähnliche Eigenschaften hat. Aber
> genau kann man das nicht sagen wenn man die Quelle nicht kennt.
>
Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen. Der Ferrit stellt für 
höhere Frequenzen einen höheren Widerstand da. Der Kondensator hat für 
höhere Frequenzen einen kleineren Widerstand.

Also der Ferrit sperrt und der Kondensator stellt im Extremfall für die 
störenden Frequenzen ein Kurzschluß da. Das ist die optimale 
Filterwirkung.

Wenn die Spannungsquelle stört und auch der Verbraucher stört, dann gilt 
es auch: "Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen". Also in 
beiden Richtungen in Reihenschaltung.

Keine Parallelschaltung!
1
Netzteil ---- L1 ------ L2 ----- Verbraucher
2
                   |
3
                  Cx
4
                   |
5
-------------------------------- 0V
mfg Klaus

von Gustl B. (-gb-)


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Klaus R. schrieb:
> Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen. Der Ferrit stellt für
> höhere Frequenzen einen höheren Widerstand da. Der Kondensator hat für
> höhere Frequenzen einen kleineren Widerstand.

Jo, aber warum ist das besser als zuerst den Kondensator und dann den 
Ferrit? Zuerst der Kondensator ist dann der Kurzschluss nach Masse und 
das hat zur Folge, dass nur wenig HF Ströme durch den Ferrit fließen. 
Das ist dann eben der Spannungsteiler. Der eine Pfad ist der über Ferrit 
und Last. Der hat einen hohen HF Widerstand. Der andere Pfad ist der 
Kondensator mit geringem Widerstand.

Klaus R. schrieb:
> Keine Parallelschaltung!

Doch klar ist da auch eine Parallelschaltung enthalten und zwar Cx || 
(L2 & Verbraucher).

von Dirk K. (knobikocher)


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Robert schrieb:
> Kann mich wer erleuchten?

Ich versuche es:

Annahme: Netzteil soll Gleichspannung liefern, hochfrequente Anteile 
sollen nicht in der Störsenke ankommen. Innenwiderstand der Quelle und 
Senke wie eingezeichnet.

In der gezeigten Schaltung mit fest definierter Störquelle und Störsenke 
ist 1 effektiver. Da Bilder mehr sagen als Worte, siehe Bild.


Da aber, wie oben erwähnt, in der Realität eher jedes Gerät stört ist 
ein T-Filter sinnvoller:

Klaus R. schrieb:
> Wenn die Spannungsquelle stört und auch der Verbraucher stört, dann gilt
> es auch: "Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen". Also in
> beiden Richtungen in Reihenschaltung.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Gustl B. schrieb:

> Jo, aber warum ist das besser als zuerst den Kondensator und dann den
> Ferrit?

Stell Dir das vor wie einen Spannungsteiler (für HF verhalten sich Spule 
und Kondensator wie Widerstände). Mit steigender Frequenz (also vom 
Nutzsignal weg zur Störung hin) steigt der Widerstand des Ferrites und 
sinkt der des Kondensators.

https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass#Tiefpass_1._Ordnung

von Gustl B. (-gb-)


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Dirk K. schrieb:
> In der gezeigten Schaltung mit fest definierter Störquelle und Störsenke
> ist 1 effektiver. Da Bilder mehr sagen als Worte, siehe Bild.

Da fehlt mir aber auch die Begründung. Du hast da unten verschieden 
dicke rote Linien gezeichnet, aber wie du zu der Linienstärke kommst 
bleibt unklar. Ich kann auch so Bildchen mit anderen Linienstärken 
zeichnen.

Soul E. schrieb:
> Stell Dir das vor wie einen Spannungsteiler

Das ist mir klar, hatte ich oben schon geschrieben.

Sollten wir das nicht mal simulieren?

Habe ich gemacht und es stimmt, zuerst L dann C ist besser, bei 
Spannungsquellen.

Wenn man aber Stromquellen nimmt und keine Spannungsquellen, dann sieht 
es genau umgekehrt aus.

Gustl B. schrieb:
> Aber genau kann man das nicht sagen wenn man die Quelle nicht kennt.

: Bearbeitet durch User
von Robert (Gast)


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Habe es mit 10VDC + 1V Sinus simuliert, interessant

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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In der Praxis brauchst Du meist beide Richtungen: leitungsgebundene 
Störaussendung des Gerätes drinnen halten, und von aussen kommende 
Störungen (Surge/Burst bei Industrie, BCI bei Automotive) draussen 
halten. Da haben dann symmetrische Filter die Nase vorn.

von georg (Gast)


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Dirk K. schrieb:
> Da aber, wie oben erwähnt, in der Realität eher jedes Gerät stört ist
> ein T-Filter sinnvoller:

Irgendwann viel viel früher hat man gelernt, dass sich eine T-Schaltung 
in eine gleichwertige Pi-Schaltung überführen lässt - was bei gleicher 
Wirkung den Vorteil hat, dass man bloss eine Induktivität braucht 
(allerdings 2 Kondensatoren). Heute lernt man sowas nicht mehr.

Die professionellen Netzfilter, die ich verwende, sind alle so 
geschaltet.

Georg

von Klaus R. (klara)


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Gustl B. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen. Der Ferrit stellt für
>> höhere Frequenzen einen höheren Widerstand da. Der Kondensator hat für
>> höhere Frequenzen einen kleineren Widerstand.
>
> Jo, aber warum ist das besser als zuerst den Kondensator und dann den
> Ferrit?

Der Ferrit blockt den Störer sofort und läßt ihn nicht weiter. Dann 
macht der Kondensator den Rest.

> Zuerst der Kondensator ist dann der Kurzschluss nach Masse und
> das hat zur Folge, dass nur wenig HF Ströme durch den Ferrit fließen.

Jau, aber es fließen u.U. irre hohe Störströme durch den Kondensator. 
Das allein ist schon ein schöner Störsender. So etwas gilt es zu 
vermeiden.

> Das ist dann eben der Spannungsteiler. Der eine Pfad ist der über Ferrit
> und Last. Der hat einen hohen HF Widerstand. Der andere Pfad ist der
> Kondensator mit geringem Widerstand.

Ja, das sieht wohl vernünftiger aus.

>
> Klaus R. schrieb:
>> Keine Parallelschaltung!
>
> Doch klar ist da auch eine Parallelschaltung enthalten und zwar Cx ||
> (L2 & Verbraucher).

Cx leitet nur den Störstrom gegen 0 V, bzw. Masse ab. Das ganze nennt 
sich auch T - Filter und sollte ja bidirektionell wirken.

Eine Parallelschaltung von zwei Filter war dies hier und so etwas macht 
man nicht.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/470299/1.gif
mfg Klaus

von Ohhh (Gast)


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Eine Perle muss immer oben sitzen.

von Robert (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Eine Parallelschaltung von zwei Filter war dies hier und so etwas macht
> man nicht.

Nein! Das sind zwei Varianten zur Diskussion, deswegen die gestrichelten 
Linien.

von Klaus R. (klara)


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Robert schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Eine Parallelschaltung von zwei Filter war dies hier und so etwas macht
>> man nicht.
>
> Nein! Das sind zwei Varianten zur Diskussion, deswegen die gestrichelten
> Linien.

Ja dann ist es ja gut. Nur die Schaltskizze ist dann mißverständlich und 
sorgt ggf. für Verwirrung. Und bei einigen anderen klangen die 
Lösungsansätze auch so als ob man zwei Störquellen hätte die mit Filter 
in einer Schaltung bedämpft werden sollten.

Dann genügt für jeden der beiden Fälle der nachstehende Auszug.

Klaus R. schrieb:
> Vom Störer soll es zuerst auf den Ferrit gehen. Der Ferrit stellt für
> höhere Frequenzen einen höheren Widerstand da. Der Kondensator hat für
> höhere Frequenzen einen kleineren Widerstand.
>
> Also der Ferrit sperrt und der Kondensator stellt im Extremfall für die
> störenden Frequenzen ein Kurzschluß da. Das ist die optimale
> Filterwirkung.

Fertig!
mfg Klaus

von Hannes (Gast)


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georg schrieb:
> Heute lernt man sowas nicht mehr.

Doch, tut man, E-Technik Bachelor, FH, 3. Semester

von Dirk K. (knobikocher)


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Gustl B. schrieb:
> Da fehlt mir aber auch die Begründung. Du hast da unten verschieden
> dicke rote Linien gezeichnet, aber wie du zu der Linienstärke kommst
> bleibt unklar. Ich kann auch so Bildchen mit anderen Linienstärken
> zeichnen.

Wie ich dazu komme? Durch Herrn Ohm! :)
Schaltung -> Stromfluss eingezeichnet. Dicke der Linie = Stromstärke.

Gustl B. schrieb:
> Sollten wir das nicht mal simulieren?
>
> Habe ich gemacht und es stimmt, zuerst L dann C ist besser, bei
> Spannungsquellen.

Also ist meine Aussage durch eine Simulation gestützt :)

Gustl B. schrieb:
> Wenn man aber Stromquellen nimmt und keine Spannungsquellen, dann sieht
> es genau umgekehrt aus.

Wie gesagt: meine Annahme ist, dass das Netzteil eine Gleichspannung 
liefert. Aber dein Ergebnis ist natürlich eine nützliche 
Randinformation.

georg schrieb:
> Irgendwann viel viel früher hat man gelernt, dass sich eine T-Schaltung
> in eine gleichwertige Pi-Schaltung überführen lässt - was bei gleicher
> Wirkung den Vorteil hat, dass man bloss eine Induktivität braucht
> (allerdings 2 Kondensatoren).

Auch eine nützliche Randinformation.

georg schrieb:
> Heute lernt man sowas nicht mehr.

Eine unnütze und falsche Behauptung.


Man möge mir verzeihen, dass ich in meiner Mittagspause nicht die Zeit 
hatte einen ausführlichen Roman zu schreiben ;)

von Goran E. (gnom_eb_betrach)


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aus EMC - Richtlinien und deren Umsetzung, Elektor-Verlag

von Klaus R. (klara)


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Goran E. schrieb:
> aus EMC - Richtlinien und deren Umsetzung, Elektor-Verlag

Was der Elektor sagt stimmt zwar manchmal nicht so genau, aber dies gibt 
Sinn. Wenn die Quelle eine hohe Impedanz hat, dann besser mit einer 
kleinen Impedanz enstören. Das ist dann ein Kondensator.

Eine hohe Impedanz mit einer noch höheren Impedanz zu dämpfen, einer 
Induktivität, ist dann im Verhältnis nicht besonders effektiv.

Aber, es gibt für fast alles Ausnahmen. Man muß immer auf die speziellen 
Gegebenheiten hinsehen. Aber Stromquellen als Störer sind selten.

Hintergrund:
Stromquellen haben ein hohen Innenwiderstand.
Spannungsquellen haben einen niedrigen Innenwiderstand.
mfg klaus

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Für Stromquellen sieht auch ein RC-Tiefpass etwas anders aus als für 
eine Spannungsquelle :-)

Das Prinzip bleibt gleich: Ferrit (R) und Kondensator (C) bilden einen 
Tiefpass, der das Nutzsignal durchlässt und die Störung nach Masse 
ableitet.

von Gustl B. (gustl_b)


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Dirk K. schrieb:
> Durch Herrn Ohm! :)
> Schaltung -> Stromfluss eingezeichnet. Dicke der Linie = Stromstärke.

Das ist mir ohne Rechnung/Simulation zu ungenau denn Beides, also LC und 
CL führt zu kleineren Störungen.
Die Dicke einer Linie ist leider wertlos ohne Rechnung oder Messung, sie 
zeigt dann nämlich nicht zwingend die Realität, sondern das wie du dir 
die Realität denkst.

Hier hattest du Recht, die Simulation zeigt nämlich das Gleiche.

von Dirk K. (knobikocher)


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Gustl B. schrieb:
> Das ist mir ohne Rechnung/Simulation zu ungenau denn Beides, also LC und
> CL führt zu kleineren Störungen.

Ja, aber:

Robert schrieb:
> aber nicht den Schluss ziehen welche Variante nun vorzuziehen ist

Dies war die Aussage vom TO.

Dirk K. schrieb:
> In der gezeigten Schaltung mit fest definierter Störquelle und Störsenke
> ist 1 effektiver.

Frage beantwortet.


Dir fehlt das WARUM. Da ist doch gut, dass du simuliert hast. Das 
ergänzt meine Skizze :)

Gustl B. schrieb:
> Habe ich gemacht und es stimmt, zuerst L dann C ist besser, bei
> Spannungsquellen.

Frage beantwortet und das Ergebnis noch durch unabhängige Person 
bestätigt. So funktioniert ein Forum.

Gustl B. schrieb:
> Die Dicke einer Linie ist leider wertlos ohne Rechnung oder Messung, sie
> zeigt dann nämlich nicht zwingend die Realität, sondern das wie du dir
> die Realität denkst.
>
> Hier hattest du Recht, die Simulation zeigt nämlich das Gleiche.

Wie ich mir die Realität unter den Annahmen gedacht habe, korrekt. Und, 
welche Wunder, meine Gedanken sind sogar durch deine Simulation 
bestätigt. Na dann ist doch alles gut!

Mahlzeit!

: Bearbeitet durch User
von ths (Gast)


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Alles schön und gut, aber wenn man den Kontakt berühren kann, wird er im 
EMV-Test mit einer Entladepistole und ein paar kV geprüft. In dem Fall 
ist es nicht verkehrt, einen Kondensator 1 n/100 V Ker vom Kontakt zum 
PE zu haben. Dann überlebt auch der Ferrit.

Wenn noch leitungsgebundene Störungen dazukommen (Surge) muss man 
weitere Massnahmen ergreifen. Varistoren etc. kommen hinzu.

Insgesamt ein Kapitel für sich. Versuch macht kluch.

von AufBlasen-nur Luft (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Robert schrieb:
>> Hallo, ich bin schon ganz wirr - im Netz schwirren beide Varianten rum.
>> Kann mich wer erleuchten?
>
> Beide sind so geschaltet (parallel) auch nicht falsch, aber u.U. nicht
> optimal. Ein T - Filter würde ......
>
> Der Teufel liegt aber mal wieder im Detail. Beide Störquellen sollten
> dabei ein ähnliches Frequenzspektrum haben. Sonst muß man ein
> Eingangsfilter und ein Ausgangsfilter jeweils auf die speziellen
> Spektren anpassen.
Klar doch, nur wie soll jemand ein von dir benanntes Spektrumbild 
bekommen, wenn derjenige solche Geräte dafür nicht besitzt? Geht deine 
ach so kluge Aussage auch umständlicher zu beschreiben, dass auch jemand 
etwas damit anfsngen, der nicht gleich eine tausende Dollar teure 
Werkstatt mit passendem Äquiqument für solche Schwellbegriffe wie 
Spectrum blabla usw. besitzt???????? Diese deine abgehobene 
Klugscheißerei ist schon echt unterste Schublade, so kommts nämlich 
rüber! Geh nicht davon aus, dass nicht alle so 'neunmal klug' 
daherfaseln, wie du hier .
> Dann sind reale Bauteile so gemein, daß ein Kondensator oder eine
> Induktivität auch eine Resonanzfrequenz haben. Z.B. hat ein 100 nF Kerko
>
> Vor der Resonanz ist der KerKo eine Kapazität, nach der Resonanz benimmt
> er sich wie eine Induktivität. Bei den Induktivitäten ist es analog
> dazu.
Gehts noch umständlicher? Greif dir mal an die Stirn! O
> Wenn man sicher gehen möchte nimmt man LTspice und besorgt sich Modelle

aja... noch so n Klugscheißersatz...

von GHz N. (ghz-nerd)


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Wenn nichts weiteres bekannt ist würde ich auf jeden Fall den Ferrit 
(bzw. das hochimpedanz-Bauteil) auf der Seite der Störquelle 
positionieren.

Der Grund ist folgender:

Störungen nach "nach Masse ableiten" finde ich im allgemeinen recht 
heikel, sofern der Aufbau nicht sehr kompakt und geschlossen ist.

Ein Kondensator am Ausgang einer unsauberen Spannungsquelle kann zwar zu 
einer starken Reduktion allfälliger Spannungsrippel führen. Dies wird 
aber durch umso stärkere Ausgleichströme zwischen Quelle und Kondensator 
erkauft. EMV-technisch sind hochfrequente Ströme über nicht abgeschirmte 
Leitungen jedoch unbedingt zu vermeiden, da diese wiederum Magnetfelder 
erzeugen. durch Magnetfelder erzeugte EMI ist in der Praxis um einiges 
mühsamer zu bekämpfen als E-Felder.

deshalb: lieber die bösen Ströme präventiv verhindern und allfällige 
verbleibende Restwelligkeiten danach mit einem Kondensator abfangen.

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