Der Tiefpass ist eine der grundlegenden Schaltungen in der Elektrotechnik. Er hat seinen Namen daher, dass er Signale mit tiefen Frequenzen überträgt, Signale mit hohen Frequenzen aber sperrt. Damit er genutzt werden, um hochfrequente Anteile aus einem Spannungssignal zu entfernen, zum Beispiel um Störungen herauszufiltern. Es handelt sich dabei um ein LTI-System.
Das Gegenstück zum Tiefpass ist der Hochpass.
Ein Tiefpass kann in seiner einfachsten Form als passiver Tiefpass 1. Ordnung aus einem RC-Glied oder einem LC-Glied aufgebaut werden.
RC-Glied als Tiefpass
Beim RC-Glied erfolgt der Abgriff über dem Kondensator. Da die Impedanz eines Kondensators für niedrige Frequenzen größer ist als für hohe, fällt für niedrige Frequenzen der Hauptanteil der Spannung am Kondensator ab, bei hochfrequenten Signalen jedoch am ohmschen Widerstand.
Die Grenzfrequenz ergibt sich hierbei zu:
\begin{align}
\notag f_g = \frac{1} {2 \cdot \pi \cdot R \cdot C}
\end{align}
LC-Glied als Tiefpass
Beim LC-Glied verhält es sich genau anders herum. hier muss der Abgriff über dem ohmschen Widerstand erfolgen, da die Spule bei hohen Frequenzen einen großen Widerstand hat.
Mit zunehmender Frequenz steigt die Phasenverschiebung der abgegriffenen Spannung, bis sie schließlich 90° erreicht hat.
Für die Grenzfrequenz gilt entsprechend:
\begin{align}
\notag f_g = \frac{R} {2 \cdot \pi \cdot L }
\end{align}
Ein Tiefpass kann auch mit Operationsverstärkern realisiert werden. Dadurch wird er unabhängig von nachgeschalteten Lasten.
Mathematische Beschreibung
Übertragungsfunktion des RC-Tiefpass in komplexer Rechnung
https://www.amplifier.cd/Tutorial/Grundlagen/Tiefpass.htm
Klicke, um auf 1.2.1-rc_tiefpass_frequenz-02b.pdf zuzugreifen
https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/tiefpass.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass
Klicke, um auf V_351-EGOTEC-ldbfl4c6cn8hoh90c52guivl5.pdf zuzugreifen
Übertragungsfunktion des RL-Tiefpass in komplexer Rechnung
weiterführende Dokumente
PSpice-Simulation eines RC-Glied zum Download:
RC-Tiefpass.exe (selbstentpackendes Archiv)