Phasengang

Balthasar -Neumann- Schule
Bruchsal
Fach: E-ETL
Nummer: 3
Name: Christian Lingenfelser
Laborübungen
Kennlinien von Tiefpass,
Hochpass und Bandpass
Klasse: TG 13
Datum: 11.12.‘99
Wenn wir nun über die Begriffe Tiefpass, Hochpass und Bandpass sprechen, müssen wir dazu sagen,
daß der „Widerstand“ , besser gesagt der Blindwiderstand der verwendeten Elemente, von der
Frequenz abhängig ist. Wenn wir die Frequenz gegen Null laufen lassen geht der Blindwiderstand
vom Kondensator gegen Unendlich, wobei der Blindwiderstand der Spule gegen Null strebt. Hier
wird sofort der Unterschied der beiden Bauteile deutlich. Bei einer Frequenz die gegen Unendlich
läuft haben wir bei dem Kondensator einen Blindwiderstand von fast Null, der der Spule ist aber
Unendlich groß. Dies wird auch durch die beiden Formeln deutlich.
xc 
1
2  f C
xL  2    f  C
Dieses Verhalten verwendet man in der Technik um z.B. nur bestimmte Frequenzen durchzulassen
(sog. Frequenzfilter). Es wird z.B. in der Tontechnik verwendet.
1) Tiefpass
Den Tiefpass kann man auf zwei verschiedene Arten realisieren. Einmal durch eine Reihenschaltung
von Widerstand und Kondensator, und zum anderen durch eine Reihenschaltung von Induktivität und
Widerstand (siehe beide Schaltungen).
R = 1 k
L = 200mH
UR
UE
UL
C = 1F UA
UE
R = 1k UA
Wir wollen nun die beiden Schaltungen getrennt untersuchen.
Bei der linken Schaltung lassen wir nun die Frequenz gegen Null streben. Der Blindwiderstand x c
strebt gegen Unendlich, aus welchem Grund fast die gesamte Spannung am Kondensator abfällt. Nun
ist die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung. Dies ist natürlich nicht der Fall wenn die
Frequenz gegen Unendlich geht. In dem Fall ist der Blindwiderstand xc fast Null und fast die gesamte
Spannung fällt an R ab. Die Ausgangsspannung ist so gut wie Null.
Bei der rechten Schaltung lassen wir die Frequenz auch gegen Null streben. Nun ist der
Blindwiderstand der Spule xL fast Null und die gesamte Spannung fällt an R ab. Aus diesem Grund ist
UA = UE. Wenn wir aber die Frequenz f gegen Unendlich laufen lassen wächst der Blindwiderstand
der Spule ins unermeßliche und wir haben eine Ausgangsspannung UA von beinahe Null.
Das diese Schaltung nur niedrige Frequenzen passieren läßt, sprechen wir von einem Tiefpass.
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Hochpass und Bandpass
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2) Bandpass
Beim Bandpass gibt es nur eine Möglichkeit ihn aufzubauen.
UA
L = 200 mH
C =1F
UE
R = 1k
Wir müssen auch beim Bandpass untersuchen wie sich die Schaltung bei unterschiedliche
Frequenzen verhält.
Wenn wir die Frequenz gegen Null laufen lassen wird der Blindwiderstand von dem Kondensator sehr
groß wohin hingegen der der Spule ganz klein wird. Durch die Parallelschaltung heben sich die beiden
Blindwiderstände fast auf und beinahe die gesamte Spannung fällt an R ab. Die Ausgangsspannung
UA ist beinahe Null. Auch bei hohen Frequenzen haben wir dieses Ergebnis.
Eine Veränderung haben wir bei einer bestimmten Frequenz f0. Bei dieser ist xL betragsmäßig genau
so groß wie xc. Wir sprechen hier von der Ressonanzfrequenz. Dadurch wächst der Ersatzwiderstand
der Schaltung ins Unermeßliche. Nun haben wir fast die gesamte Spannung an der Parallelschaltung.
UA ist nun fast UE.
Durch die Eigenschaft dieser Schaltung, welche nur ein „kleines“ Band an Frequenzen durchläßt,
sprechen wir von einem Bandpass.
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Nummer: 3
Name: Christian Lingenfelser
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Kennlinien von Tiefpass,
Hochpass und Bandpass
Klasse: TG 13
Datum: 11.12.‘99
3) Hochpass
R = 1k
C = 1F
UR
UE
UL
R = 1 k
UA
L = 200mH
UE
UA
Wir wollen nun die beiden Schaltungen getrennt untersuchen.
Bei der linken Schaltung lassen wir nun die Frequenz gegen Null streben. Der Blindwiderstand xc
strebt gegen Unendlich, aus welchem Grund fast die gesamte Spannung am Kondensator abfällt. Nun
fällt die gesamte Spannung an dem Kondensator ab. UA ist Null. Dies ist natürlich nicht der Fall wenn
die Frequenz gegen Unendlich geht. In dem Fall ist der Blindwiderstand xc fast Null und fast die
gesamte Spannung fällt an R ab. Die Ausgangsspannung ist so gut wie UE.
Bei der rechten Schaltung lassen wir die Frequenz auch gegen Null streben. Nun ist der
Blindwiderstand der Spule xL fast Null und die gesamte Spannung fällt an R ab. Aus diesem Grund ist
UA fast Null. Wenn wir aber die Frequenz f gegen Unendlich laufen lassen wächst der
Blindwiderstand der Spule ins unermeßliche und wir haben eine Ausgangsspannung UA gleich UE.
Das diese Schaltung nur hohe Frequenzen passieren läßt, sprechen wir von einem Hochpass.
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