ich möchte eine komplette Messkette zur UV-Messung beim Schweißen erstellen. Derzeit beschäftige ich mich noch ein grundlegenden Sachverhalte - gerade mit der Funktionsweise des analogen Tiefpassfilter (RC-Glied). So wie ich es verstanden habe, wird das Eingangssignal je nach seiner Frequenz hinsichtlich seiner Phase und Amplitude durch das Tiefpassfilter verändert (Phasen-Frequenzgang und AmpLituden-Frequenzgang). Die Grenzfrequenz des Filter ist abhängig von Widerstandsmaß und von der Kapazität des Kondensators. Das führt also dazu, dass Signale mit einer Frequenz > Grenzfrequenz verändert werden und das Signale mit Frequenzen < Grenzfrequenz fast unverändert den Filter passieren. Nun zu meiner Frage: Inwiefern wird durch den Filter die Frequenz des Eingangssignal verändert? Eine Veränderung des Eingangssignals hinsichtlich der Amplitude und der Phase durch den Filter ändert doch die Frequenz des Eingangssignals nicht zwangsläufig oder doch? Wenn dabei durch das Tiefpassfilter jedoch nicht die Frequenz des Eingangssignal verändert wird, dann verstehe ich nicht, wie das Tiefpassfilter den Aliasingeffekt unterdrücken kann. Ich dachte, dass der Tiefpassfilter zu hohe Frequenzen dämpft, sodass die Frequenz des Ausgangssignals gemäß des Abtasttheorems halb so groß ist wie die Abtastrat des A/D - Wandlers. Nochmal meine Frage in Kurz: Wie schafft das Tiefpassfilter eine Änderung bzw. Dämpfung der Frequenz des Eingangssignal? Danke im Voraus. Gruß Berus
Die Frequenz ändert sich nicht. Der Tiefpass dämpft hochfrequente Anteile => Abtasttheorem Der Kondensator im Tiefpass schliesst höhere Frequenzen kurz.
Ein analoges Tiefpassfilter arbeitet über eine frequenzabhängige Dämpfung. Dabei ist es egal, ob es eine rote Glasscheibe ist, die kein grünes Licht, aber dafür noch ein wenig gelbes Licht durchlässt, oder eine analoge Filterschaltung aus RC bzw. LC. Digitalfilter arbeiten anders. Dabei muss die Übertragungsfunktion als FIR-Filter / IIR-Filter ausgelegt werden. Die sich ergebene Funktion lässt sich dann durch Verzögerungsglieder, Multiplikation, Division, ... umsetzen (z.B. über die Direktsturktur-II). Mit Nyquist-Shannon hat das in erster Linie weniger zu tun.
Vielen Dank.
@Otto:
"Der Kondensator im Tiefpass schliesst höhere Frequenzen kurz."
und
"Der Tiefpass dämpft hochfrequente Anteile => Abtasttheorem"
<=>
RC-Glied:
Signal mit hoher Frequenz--> infinitesimaler Blindwiderstand -->
infinitesimale Ausgangsspannung (nahe Null) --> hoher Frequenzanteil des
Signals erlöscht bzw. wird rausgefiltert.
Ist das richtig?
Nach meiner beschränkten Vorstellungskraft bedeutet "hohe
Frequenzanteile werden gedämpft", dass sich die Frequenz des
Eingangssignal verringert.
Das steht ganz klar im Widerspruch zu "Die Frequenz ändert sich nicht.".
Der von mir oben angegebene Kausalkette zu Folge werden hohe
Frequenzteile durch den Filter am Passieren gehindert aber nicht
gedämpft. Was meint man also, wenn man sagt, dass "hochfrequente
Anteile" gedämpft werden?
Soll man sich unter "Dämpfen der hohen Frequenzanteile" in diesem
Zusammenhang das Verringern der Amplitude oder das Nicht-Passieren von
hohen Frequenzanteilen vorstellen?
Fazit:
Also müsste sich doch das Dämpfen einfach auf die Amplitude beziehen.
Ist das richtig?
Ihr seht, das Wort "dämpfen" macht mir zu schaffen.
Danke im Voraus
Beispiel: Dein Eingangssignal hat Frequenzanteile von 10 Hz bis 10 kHz, dein Tiefpass hat eine Grenzfrequenz von 5 kHz. Idealerweise hat dann das Ausgangsignal nur noch Frequenzanteile von 10 Hz bis 5 kHz. Da es aber kein ideales Tiefpassfilter gibt hast du auch noch Frequenzen überhalb von 5 kHz, die aber mit steigender Frequenz "mehr" gedämpft werden. Dämpfung bedeutet daher eine Reduzierung der Amplitude -> wenn die Amplitude gegen 0 geht hast du natürlich auch keine Frequenzanteile mehr in deinem Spektrum. Ganz banal gesagt schneidet das Filter alles überhalb der Grenzfrequenz weg.
Du musst dir vielleicht mal klarmachen das es nicht "die" Frequenz eines Signals gibt sondern das ein Zeitsignal im Frequenzberreich mehrere Frequenzen hat. Dir muss also klarsein das ein Filter nicht die Grundtaktfrequenz (Grundschwingung) des Signals ändert sondern nur höhere Frequenzen wie z.B. Die Steilen Flanken eines Pulses abflacht.
Claude Juncker schrieb: > Wie schafft das Tiefpassfilter eine Änderung bzw. Dämpfung der Frequenz > des Eingangssignal? ganz kurz? der rc-tiefpass ist (in bezug auf wechselspannungen egal in welcher form) nichts anderes als ein spannungsteiler...
> nichts anderes als ein spannungsteiler...
genauer gesagt, ein frequenzabhängiger. Je höher die Frequenz am
Eingang, desto niedriger ist deren Pegel am Ausgang.
Es wird keine Frequenz geändert, sondern nur die Amplitude.
Danke, ich finde es klasse wie ihr mir helft! Noch eine hoffentlich letzte Frage zu diesem Beitrag. Zum Eintrag von Christian: Wenn du einfachheithalber sagst, dass alle Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz abgeschnitten werden, dann meinst du dass alle Frequenzen mit einem Verhältnis von Ausgangssignal/Eingangssignal=0 wegfallen. Stimmt es? Denn es gibt laut dem Bode-Diagramm auch Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz die gedämpft durchgelassen werden, nämlich solche deren UE/UA Verhältnis zwischen 0,707 und 0 liegen. Das liegt wohl daran, dass der Tiefpass nicht ideal ist. Ist das korrekt? Danke im Voraus. Berus
Die Grenzfrequenz findet man ja, wenn die Ausgangsspannung um 3 dB gegenüber der Eingangsspannung gedämpft ist. 3 dB entspricht 0,707. Da das Filter eine endliche Flankensteilheit hat, werden auch Frequenzen überhalb der Grenzfrequenz noch durchgelassen. Am besten simulierst du solche Sachen mal mit Matlab oder einem anderen Programm.
Man hat ja nicht das Verhalten, daß beispielsweise 300Hz noch ungedämpft durchgelassen werden und 301Hz komplett gesperrt wird. Da ist eine Durchlaßkurve, die je nach Güte und Aufbau des Filters mehr oder weniger steil ist. Und wie du schon sagst, zwischen 0,707 und 0 geht es auch mit einer Kurve nach unten und nicht senkrecht.
Das hast du bestimmt schon gesehen, oder? http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass Da sind auch Erklärungen und Kurven enthalten.
Nochmal vielen Danke. Danke euch kapiere ich elektrische Sachverhalte schneller als ohnehin. Noch eine Frage zum Thema oder doch zwei. Sind solche Frequenzen mit einem Verhältnis (UE/UA)<0,1 (oder größer) für das schon oft gehörte Grundrauschen mitverantwortlich. Es könnte sein, dass ich hier Sachen verwechsle. Wenn dem so ist, dann reicht ein einfaches "nein" und ich informiere mich lieber bevor ich schwache Fragen stelle. Was kann ich unter Flankensteilheit eines Tiefpassfilter verstehen. Ist das einfach die negative Steigung der Kurve im Bodendiagramm? Danke im Voraus Berus
Claude Juncker schrieb: > Sind solche Frequenzen mit einem Verhältnis (UE/UA)<0,1 (oder größer) > für das schon oft gehörte Grundrauschen mitverantwortlich. Nein. Claude Juncker schrieb: > Was kann ich unter Flankensteilheit eines Tiefpassfilter verstehen. Ist > das einfach die negative Steigung der Kurve im Bodendiagramm? Ja. Auch Ordnung genannt. Eine Ordnung = 6db/Oktave bzw. 20dB/Dekade. Filter dritter Ordnung hat also 18dB/Oktave. Gruß Jobst
Ich wollte den Thread mit einem herzlichen Dank an alle Mitwirkenden abschließen. Ihr habt mir alle meine Fragen so beantwortet, dass ich daraus schlau geworden bin. Top Team! Beste Grüße Berus
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