Operationsverstaerker Tiefpass

Operationsverstaerker Tiefpass

Der aktive, invertierende Tiefpass mit einem Operationsverstärker verstärkt tiefe frequenzen und dämpft Hohe

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Schema

So funktionierts:

Operationsverstaerker Tiefpass

Um einen Operationsverstärker zum Tiefpass zu machen, muss seine Verstärkung bei hohen Frequenzen verkleinert werden. Das erreicht man, indem man einen Kondensator parallel zum Rückkopplungswiderstand schaltet. Dieser Kondensator schliesst den Gegenkopplungszweig bei hohen Frequenzen kurz. Damit verkleinert sich die Verstärkung und wird bei sehr hohen Frequenzen sogar zur Dämpfung.

Bei tiefen Frequenzen wirkt der Kondensator wie ein Unterbruch. Die Schaltung arbeitet als einfacher invertierender Verstärker. Der Verstärkungsfaktor wird dann durch die Widerstände R1 und R2 bestimmt. Bei hohen Frequenzen wird der Widerstand im Rückkopplungspfad sehr klein. Und da dieser Widerstand in der Verstärkerformel über dem Bruchstrich liegt, wird auch die Verstärkung klein.

Die Phasenverschiebung ist wegen der invertierenden Wirkung vom Verstärker gleich 180°, wenn der Kondensator nicht wirkt. Bei hohen Frequenzen, wo der Kondensator wirkt verursacht er eine zusätzliche Verschiebung von -90°, weshalb die Phasenverschiebung dann auf 90° geht.


Parametereingabe

Berechnete Werte

R1=

Vout=

R2=

φVout=

C1=

IR1=

Vin=

φIR1=

fVin=

Vout/Vin=

aVoutVin=

fg=

















Eingangswiderstand

An seinem invertierenden Eingang hat dieser Operationsverstärker eine virtuelle Masse, da die Spannung an diesem Pin sich immer dem nicht invertierenden Eingang anpasst. Weil sich zwischen dem Schaltungseingang und dieser virtuellen Masse der Widerstand R1 befindet, ist der Widerstand R1 auch der Eingangswiderstand der Schaltung.


Verstärkung

Der Tiefpass gehört zu den am häufigsten verwendeten Filterschaltungen. Mit einem Operationsverstärker hat der Tiefpass zwei Stärken: Erstens hat er einen definierten Eingangswiderstand. Zweitens hat er einen tiefen Ausgangswiderstand und kann Strom für darauf folgende Schaltungen liefern. Ausserdem kann die Schaltung so dimensioniert werden, dass tiefe Frequenzen nicht nur einfach durchgelassen, sondern auch verstärkt werden.