Tiefpass

Als Tiefpass oder RC-Glied bezeichnet man Filter, die Signalteile mit Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz ungeschwächt passieren lassen und Anteile hoher Frequenzen abschwächen. 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 in den Höhen bearbeitet.

Tiefpass 1. Ordnung

Ein einfacher Tiefpass 1. Ordnung sieht folgendermaßen aus:

Einfacher RC-Tiefpass (Tiefpass 1.Ordnung)

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

$U_{a}=U_{e}\cdot {\frac {X_{C}}{X_{C}+R}}$.

Unter der Grenzfrequenz f_c (cutoff frequency) versteht man diejenige Frequenz, bei der $U_{a}=U_{e}/{\sqrt {2}}\approx U_{e}\cdot 0,707$
(d. h. U_a gegenüber U_e um 3 Dezibel abgeschwächt) ist. Da X_C mit steigender Frequenz kleiner wird,

$X_{C}={\frac {1}{j\,\omega \,C}}$ mit $\omega =2\,\pi \,f$,

geht das Teilungsverhältnis mit sinkender Frequenz gegen 1, für Gleichspannung (Frequenz f = 0) wird $U_{a}=U_{e}$.

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:

$X_{L}=j\,\omega \,L$ mit $\omega =2\,\pi \,f$.

Damit fällt die Ausgangsspannung U_a oberhalb von f_G schneller ab, da nun nicht nur X_C kleiner sondern zugleich X_L größer wird.

$U_{a}=U_{e}\cdot {\frac {X_{C}}{\sqrt {X_{C}^{2}+X_{L}^{2}}}}$

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

Weblinks

• Filter mit 6 dB pro Oktave unter der Lupe - pdf