Tiefpass

Ein Tiefpass ist eine elektrische Filterschaltung, die nur tiefe Frequenzen passieren lässt. Das Bild zeigt den grundsätzlichen Aufbau aus einem Kondensator C und einem Widerstand R.

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o-------|_____|----+------o
           R       |
                 __|__
Ue             C __ __    Ua
                   |
                   |
o------------------+------o

Von der Eingangsspannung U_e erscheint am Ausgang gemäß der Spannungsteilerformel nur der Anteil U_a:

U_a = U_e * R_C / (R_C + R) .

Unter der Grenzfrequenz f_G versteht man diejenige Frequenz, bei der U_a = U_e/2 (d.h. U_a gegenüber U_e um 3 Dezibel abgeschwächt) ist. Da R_C mit steigender Frequenz kleiner wird,

R_C = 1 / (j ω C) mit ω = 2 π f ,

geht das Teilungsverhältnis mit sinkender Frequenz gegen 1, für Gleichspannung (Frequenz f=0) wird U_a = U_e.

Einen verbesserten Tiefpass erhält man, indem man R durch eine Induktivität L ersetzt, da diese ihrerseits eine - und zwar zum Kondensator gegenläufige - Frequenzabhängigkeit besitzt:

R_L = j ω L mit ω = 2 π f .

Damit fällt die Ausgangsspannung U_a oberhalb von f_G schneller ab, da nun in

U_a = U_e * R_C/(R_C + R_L)

nicht nur R_C kleiner sondern zugleich R_L größer wird.

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