Rc tiefpass filter passt nicht

[Max (Gast)]

Hi,

Simpler RC Tiefpass filter zweiter Ordnung.
R=11 Ohm
C=1.5 nF

Laut dieser Seite berechnete -3dB Grenze:
https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_2.html
f3dB = 6.20 MHz

Spice Simulation -3 dB Frequenz:
4.2 MHz

Gemessene -3 dB
800 kHz


Was mache ich falsch??

[Rübezahl (Gast)]

Max schrieb:
> Was mache ich falsch??

Die Ausgangsimpedanz der treibenden Stufe muss noch mit dazugerechnet 
werden.

[Rübezahl (Gast)]

Bei zwei Tiefpässen mit den gleichen Werten hintereinander geschaltet 
singt die Grenzfrequenz nochmal um das 1,5 fache.

[Hobbeleisen (Gast)]

Rübezahl schrieb:

> Was mache ich falsch??

>>> Rc tiefpass filter

RC-Tiefpassfilter

[Lukas K. (Gast)]

Die wg = 6M 1/s bekommst du bei einem solchen Tiefpass
Wenn du 2 solche hintereinander schaltest hast du bei w = 6M 1/s  schon 
-6dB

800kHz *2PI = ca 5M 1/s
Also nicht so weit weg von den berechneten werten

[HildeK (Gast)]

Rübezahl schrieb:
> Bei zwei Tiefpässen mit den gleichen Werten hintereinander geschaltet
> singt die Grenzfrequenz nochmal um das 1,5 fache.

Gegenüber gerechnet mit einem Glied sinkt sie. Aber nicht bei der 
Simulation. Da misst man ja direkt die 3dB-Grenze.
Simuliert sind es mit einem Glied 11Ω/1.5n 9.6MHz, also kein Faktor 1.5

Max schrieb:
> Spice Simulation -3 dB Frequenz:
> 4.2 MHz

Ich simuliere hier fg = 3.6MHz, seltsam.

Max schrieb:
> Gemessene -3 dB
> 800 kHz
>
> Was mache ich falsch??
Du hast als Quelle einen Generator mit 50Ω Innenwiderstand genommen. 
Diese 50Ω musst du zu dem R1 hinzurechnen.

[Joe G. (feinmechaniker)]

Nicht alles was im Internet steht stimmt. Die von dir angegebene 
Berechnung [1] von n-Polen stimmt nur bei idealer Entkopplung. Bei 
Verkopplungen mußt du selbst mal rechnen (ist nicht schwer ;-)
In der Simulation mit idealer Entkopplung kommen auch prima 6.2 MHz als 
3dB Eckfrequenz raus.

[1] https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_2.html

[Max (Gast)]

Danke bis hierhin!
Was bedeutet diese Entkopplung schaltungstechnisch? Die Filter sind auf 
einer Platine hintereinander geschaltet.

[HildeK (Gast)]

Max schrieb:
> Was bedeutet diese Entkopplung schaltungstechnisch? Die Filter sind auf
> einer Platine hintereinander geschaltet.

Zwischen die beiden Glieder muss ein (idealer) Verstärker mit v=1, mit 
Rin→∞ und Rout=0.
Vereinfachen kann man das aber damit, dass R1 z.B. zehn mal kleiner ist 
als R2, dafür C1 zehn mal größer als C2.
Übrigens: weitab von der Grenzfrequenz ist die Dämpfung dann wieder 
(fast) gleich. Der Kurvenverlauf unterscheidet sich nur im etwas 
erweiterten Übergangsbereich.

[Elliot (Gast)]

Rübezahl schrieb:
> Bei zwei Tiefpässen mit den gleichen Werten hintereinander geschaltet
> singt die Grenzfrequenz nochmal um das 1,5 fache.

Nicht nur das, es ergibt sich auch ein deutlich flacherer 
Dämpfungsverlauf, als bei rückwirkungsfreier (-armer) Reihenschaltung. 
Man verschenkt bei gleicher -3dB-Grenzfrequenz bis zu 6dB Dämpfung. 
Siehe Anhang.

[Joe G. (feinmechaniker)]

Entkoppeln bedeutet in diesem Zusammenhang, dass beide RC-Glieder 
rückwirkungsfrei hintereinandergeschaltet sind. Es fließt also kein 
Strom aus dem ersten RC-Glied in das zweite RC-Glied. Die berechnete 
Übertragungsfunktion beruht gerade auf dieser Annahme. Praktisch kann 
das durch einen OPV mit sehr hohen Eingangswiderstand realisiert werden.

[Max (Gast)]

Das bedeutet also im praktischen Fall, dass solch ein RC Tiefpass Filter 
ohne Entkopplung nicht funktionieren kann?

Andere Frage:
Zum ueben habe ich ein Koaxial Kabel zwischen Generator und Filter 1 
Ordnung geschaltet. Jedoch entsteht wie im Plot zu sehen, eine 
Verstärkung. Woran liegt das? Das Koaxial Kabel hat einen 
Innenwiderstand und eine Kapazität, in dem Fall bei einer Länge von 1 m, 
ist der Serienwiderstand 30 mOhm und die Kapazität 100 pF. Das erklärt 
aber nicht die Verstärkung?

[HildeK (Gast)]

Im Anhang mal der Vergleich zwischen den drei Varianten.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

was Du da als Verstärkung siehst, ist eine Resonanz bei 7 MHz mit dem 
Kabel, da Fehlanpassung vorliegt.

MfG

[Joe G. (feinmechaniker)]

Max schrieb:
> Das bedeutet also im praktischen Fall, dass solch ein RC Tiefpass Filter
> ohne Entkopplung nicht funktionieren kann?

Nein, das bedeutet es nicht. Es bedeutet lediglich, dass die obige 
Gleichung so nicht angewendet werden kann. Übrigens kannst du ein TP 
2.ter Ordnung auch durch eine einfache RLC-Kombination ohne OPV 
realisieren. Im Anhang mal eine Dimensionierung welche dem 
ursprünglichen TP, diesmal jedoch ohne OPV, entspricht.

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Max schrieb:
> Das bedeutet also im praktischen Fall, dass solch ein RC Tiefpass Filter
> ohne Entkopplung nicht funktionieren kann?

Das bedeutet vor allem, dass auch mit Entkopplung da immer nur 
Kack-Filter rauskommen. Weil der Pol eines solchen RC Filters immer nur 
reell sein kann, also mit sowas keine konj. komlexen Polpaare gebildet 
werden koennen.
Die brauchts aber fuer jede vernuenftige Filterapproximation, wenn die 
Ordnung >1 sein soll.

Gruss
WK

[Lutz V. (lvw)]

Dergute W. schrieb:
> Weil der Pol eines solchen RC Filters immer nur
> reell sein kann, also mit sowas keine konj. komlexen Polpaare gebildet
> werden koennen.

Ja....mit anderen Worten: Die Polgüte kann bei passiven RC-Filtern 2. 
Ordnung nie größer als 0,5 werden (dieser Maximalfall gilt für 
Entkopplung beider RC-Glieder).