Elektrotechnik und Elektronik

Aktivfilter-Rechner

Tiefpass-, Hochpass- und Bandpassfilter mit Bauteilauswahl und Frequenzgang entwerfen.

01

Deine Eingaben

Bauteile dimensionieren

Ideale Quelle, Bauteile und Operationsverstärker; keine Last- oder Bandbreitengrenzen. f0 ist Pol-/Mittenfrequenz, nicht immer −3 dB. K ist die vorgegebene Verstärkung.

02

Deine Ergebnisse

Pol- / Mittenfrequenz
—
Gütefaktor
—
Spannungsverstärkung
—
Grenzfrequenz
—
Spannungsverstärkung
—
Phasenverschiebung
—
fL · −3 dB
—
fH · −3 dB
—
Resonanzbandbreite
—

Antwortkurve
Formel—

Filterfrequenz, Grenzfrequenz und Antwort unterscheiden

Analysieren Sie den dargestellten Sallen-Key-Tiefpass/Hochpass oder Mehrfachrückkopplungs-Bandpass. Vergleichen Sie Eigenfrequenz, Q und Antwort bei einer gewählten Frequenz. Das Modell verwendet ideale Verstärker und Nennbauteile ohne Bandbreitenbegrenzung oder Toleranzen.

Schritt für Schritt

  1. Wählen Sie Topologie und Analyse- oder Entwurfsmodus. Ordnen Sie Widerstände und Kondensatoren den Bezeichnungen im Schaltbild zu.
  2. Geben Sie Bauteile und Verstärkung oder Zielfrequenz und Q mit Normreihen ein. Übernehmen Sie den Entwurf, bevor Sie gerundete Werte prüfen.
  3. Prüfen Sie Kurve, Betrag und Phase. Vergleichen Sie Eigenfrequenz mit Grenzfrequenz oder Bandgrenzen; sie sind nicht grundsätzlich gleich.

Einstellungen und Grenzen

Frequenz und Q
Die Eigenfrequenz bestimmt die Pollage; Q beschreibt die Dämpfung. Die Tiefpass-/Hochpassgrenze liegt −3 dB relativ zur Durchlassverstärkung und hängt von Q ab.
Topologie und Verstärkung
Tiefpass/Hochpass verwenden die gezeichnete Sallen-Key-Schaltung. Der Bandpass verwendet invertierende Mehrfachrückkopplung mit anderen Bauteilbeziehungen und Verstärkungsbedingungen.
Rundung und Gültigkeit
Normwerte verändern Frequenz und Q. Prüfen Sie erreichte Abweichungen. Ungültige Kombinationen können nichtpositive Dämpfung ergeben und werden abgelehnt.

Durchgerechnetes Beispiel

Verwenden Sie das Tiefpassbeispiel mit gleichen Bauteilwerten. Bei Eigenfrequenz liegt die Antwort weiter unter dem Durchlasspegel als durch die Grenzfrequenz definiert.

Beispieleingabe

LP; R1 = R2 = 10 kΩ; C1 = C2 = 10 nF
K = 1; f = f0
Erwartetes Ergebnis
f0 / Q / fc / |G| / φ≈
f01591.549431 Hz
Q0.5
fc (−3 dB)1024.312067 Hz
|G(f0)|0.5 V/V
G(f0)−6.020600 dB
φ(f0)−90°

Die berechnete Grenzfrequenz liegt unter der Eigenfrequenz. Eine Bauteilformel allein bestimmt daher nicht für jedes Q die −3 dB-Grenze.

Fragen und Fehlerbehebung

Warum entsteht eine Spitze?

Ausreichend hohes Q kann Resonanz erzeugen. Vergleichen Sie die gesamte Antwort und Durchlassverstärkung; eine Spitze garantiert keinen flachen Verlauf.

Warum verfehlt der Entwurf mein Ziel?

Widerstände und Kondensatoren werden unabhängig auf Normwerte gerundet. Prüfen Sie erreichte Frequenz und Q und vergleichen Sie eine andere unterstützte Reihe.

Beschreibt dies das aufgebaute Filter?

Verstärkungsbandbreite, Anstiegsgeschwindigkeit, Versorgungslimits und Bauteiltoleranzen fehlen. Prüfen Sie Verstärkereignung und die aufgebaute Schaltung.