Tricky Circuit

Widerstand–Kondensator-Tiefpass

Lass langsame Änderungen durch

RC heißt Resistor Capacitor, Widerstand–Kondensator. Ein Tiefpass erhält langsame Änderungen und schwächt schnelle. Übertragung ist hier Ausgangs- geteilt durch Eingangsamplitude; an der Grenzfrequenz beträgt sie ungefähr 70.7%. Ein Nanofarad (nF) ist ein Milliardstel Farad, der Kapazitätseinheit; eine Millisekunde (ms) ist ein Tausendstel Sekunde.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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Warum es funktioniert

Idealer eingeschwungener Sinus; Ausgang am unbelasteten Kondensator. Keine Einschwingvorgänge oder Toleranzen.

τ = RC ist die Zeitkonstante. fc = 1/(2πRC) ist die Grenzfrequenz. Übertragung = 1/√(1 + (f/fc)²). nF heißt Nanofarad, ein Milliardstel Farad. Hier ist R der Widerstand, C die Kapazität und f die Eingangsfrequenz.

Schwierigkeit
  1. Aufbauen · Aufbauen

    Schalte mit 10 kΩ, 100 nF und 100 Hz ein. Beobachte etwa 84.67%.

    Brauchst du einen Tipp?

    10 kΩ; 100 nF; 100 Hz → 84.67%

  2. Erforschen · Eine Größe ändern

    Bei 1000 Hz: Übertragung höchstens 20%, Zeitkonstante höchstens 2 ms.

    Brauchst du einen Tipp?

    10 kΩ; 100 nF; 1000 Hz → 15.72%

  3. Selbst lösen · Aufgabe lösen

    Bei 160 Hz: Grenzfrequenz 150–170 Hz und Übertragung 68–73% erreichen.

    Brauchst du einen Tipp?

    10 kΩ; 100 nF; 160 Hz → 70.52%

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte

Lass langsame Änderungen durch

Ein nützliches Muster

Doppeltes R oder C halbiert die Grenzfrequenz und verdoppelt die Zeitkonstante.

Außerhalb des Modells

Eine echte Last verändert das Netzwerk; die Formel setzt einen unbelasteten Ausgang voraus.

Eine typische Falle vermeiden

Die Grenzfrequenz ist keine Mauer: Höhere Frequenzen werden schrittweise abgeschwächt.

R verdoppelt, C gleich. Die Grenzfrequenz…

  1. verdoppelt sich
  2. halbiert sich
  3. bleibt gleich
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Sie ist umgekehrt proportional zum Produkt RC.

Texas Instruments