Tiefpass
Als Tiefpass bezeichnet man Filter, die nur Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz ungeschwächt passieren lassen. Gebräuchlich sind solche Filter in der Elektronik, können aber auch in anderen Bereichen, wie zum Beispiel Mechanik, Akustik oder Hydraulik vorkommen. Spannungsgesteuerte Tiefpassfilter spielen bei der Klangerzeugung in Synthesizern eine große Rolle.
Tiefpass-Filter werden auch als Höhensperre, Höhenfilter, High Cut, Treble Cut oder auch als Rauschfilter bezeichnet. Diese Begriffe sind in der Tontechnik gebräuchlich; sie zeigen direkter, wie solch ein Filter das Signal bearbeitet.
Tiefpass 1. Ordnung
Ein einfacher Tiefpass 1. Ordnung sieht folgendermassen aus:
Von der Eingangsspannung Ue erscheint am Ausgang gemäß der Spannungsteilerformel nur der Anteil Ua:
- Ua = Ue · XC / (XC + R).
Unter der Grenzfrequenz fc (cutoff frequency) versteht man diejenige Frequenz, bei der
(d. h. Ua gegenüber Ue um drei Dezibel abgeschwächt) ist. Da XC mit steigender Frequenz kleiner wird,
- XC = 1 / (j ω C) mit ω = 2 π f,
geht das Teilungsverhältnis mit sinkender Frequenz gegen 1, für Gleichspannung (Frequenz f = 0) wird Ua = Ue.
Tiefpass 2. Ordnung
Einen verbesserten Tiefpass erhält man, indem man R durch eine Induktivität L ersetzt, da diese ihrerseits eine - und zwar zum Kondensator gegenläufige - Frequenzabhängigkeit besitzt. Dies nennt man Tiefpass 2.Ordnung:
- XL = j ω L mit ω = 2 π f.
Damit fällt die Ausgangsspannung Ua oberhalb von fG schneller ab, da nun in
- Ua = Ue · XC/(XC + XL)
nicht nur XC kleiner sondern zugleich XL größer wird.
Emphasis und Deemphasis
Bei der statischen Frequenzgangveränderung, der Emphasis und der Deemphasis wird anstatt der Grenzfrequenz üblicherweise die Zeitkonstante angegeben [1].
Siehe auch
- Filter
- Hochpass
- Bandpass
- Blindwiderstand von Kondensator und Spule
- Zeitkonstante und Grenzfrequenz