Frage zur Funktionsweise von Filtern --> Kondensatoren

[Seneca]

Hallo,
ich habe micht etwas über Filter kundig gemacht und dabei gelesen, dass Kondensatoren unter einer bestimmten Frequenz Wechselströme schlecht übertragen.
Somit ein Kondensator allein als Hochpass fungiert.
Um einen Tiefpass zu erhalten man "den Kondensator gegen Masse" schalten muss, weil diese Masse dann die hohen Frequenzen aufnehmen würde und nur die tiefen übrig blieben.

Irgendwie will mir das nicht so recht in den Kopf...
Warum übertragen Kondensatoren Wechselströme unterhalb einer bestimmten Frequenz immer schlechter?
Wie kann ich einen Kondensator gegen Masse schalten?

Vielleicht klingen die Fragen etwas blöd aber mich würde es freuen, wenn jemand antwortet.

 

[Sauron_the_mad]

meine gabe zur erklärung ist nicht wirklich ausgeprägt, aber vielleicht trägt das zum verständniss bei:
http://www.mpolste2.htwm.de/coded_by_me ... -data.html

 

[Anonymous]

Re: Frage zur Funktionsweise von Filtern --> Kondensatore

Warum übertragen Kondensatoren Wechselströme unterhalb einer bestimmten Frequenz immer schlechter?

Ich würde sagen, weil es eine gewisse Zeit dauert, bis sich der Kondensator aufgeladen hat bzw. wieder entlädt. Und die Zeit ist abhängig von der Kapazität. Daher kann man die Frequenz auch über die Kapazität berechnen.

Ist aber ohne Gewehr, da ich mir da selber nicht sicher bin.

Wie kann ich einen Kondensator gegen Masse schalten?

Wie wäre es einen Kondensator mit der Masse zu verbinden?

Die Schaltungen stehen in jedem Grundlagen-Buch und sogar bei Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hochpass
http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass

 

[Seneca]

joa das scheint dem ganzen schon etwas näher zu kommen
ich versuch mich mal etwas reinzulesen
danke

 

[Seneca]

Re: Frage zur Funktionsweise von Filtern --> Kondensatore

Ich würde sagen, weil es eine gewisse Zeit dauert, bis sich der Kondensator aufgeladen hat bzw. wieder entlädt. Und die Zeit ist abhängig von der Kapazität. Daher kann man die Frequenz auch über die Kapazität berechnen.

Ist aber ohne Gewehr, da ich mir da selber nicht sicher bin.

Sowas in der Art hab ich mir auch schon überlegt, da ich in dem Thema aber nicht sonderlich gut bewandert bin, verdrehts mir dabei etwas das Hirn
Muss der Kondensator, um hochfrequente Wechselströme zu übertragen nicht dauernd Plus und Minus wechseln?
Da kann der doch dann überhaupt keine niedrige Frequenz übertragen, wenn er wegen der hohen dauernd zum Wechseln gezwungen wird.

Wie wäre es einen Kondensator mit der Masse zu verbinden?

Die Schaltungen stehen in jedem Grundlagen-Buch und sogar bei Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hochpass
http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass

Gegen Masse...ja das klingt so simpel und schließlich sagt der Satz ja auch nichts anderes als dass ich das machen soll.

Heißt mit Masse verbinden, dass der Kondensator dann dauerentladen wird?
Wäre logisch...und dann würden auch eben die hohen Frequenzen, die er sonst überträgt einfach ausgelöscht.
Wo bleiben dann aber die niedrigen übrig, wenn wir doch oben gesagt haben, dass die niedrigen erst gar keine Chance haben?

ps: wikipedia hat grad irgendwie probleme und lädt nicht

(sorry, dass ich so dumm frag )

 

[JuergenPB]

A = Tiefpass
B = Hochpass

Grenzfrequenz berechnet sich f = 1/(2*Π*R*C)
[R in Ohm und C in Farad!]

Beispielrechnung
R=22kOhm, C=10nF
f = 1/(2*22000*10E-9)
f = 723 Hz

Infos zu verschiedenen Filtern und Berechnungen etc. gibt es dort:
http://www.dj4uf.de/lehrg/a04/a04.html
Das ist zwar ein Lehrgang für Amateurfunk, aber das Prinzip ist im NF-Bereich das gleiche.

 

[serenadi]

Die ganze Theorie, die hinter einem Kondensator steckt, mit Ladungsträgern auf oder zwischen den Platten, finde ich macht das Ganze nicht sehr anschaulich.

Im Zusammenhang mit Audio, Frequenzen, Hoch- und Tiefpassfilter, usw, ist es für mich am einfachsten, sich den Kondensator als frequenzabhängigen Widerstand vorzustellen.

Ein Widerstand in Reihe geschaltet, schwächt ein Signal ab, wenn der Widerstand größer wird.

Im Gegensatz dazu: Ein Widerstand der gegen Masse geschaltet ist, schwächt das Signal ab, je kleiner er wird.

Stellt man sich jetzt den Widerstand frequenzabhängig vor, und zwar je höher die Frequenz, desto kleiner der Widerstand, dann wird recht deutlich, daß dieser

- in Reihe geschaltet die höheren Frequenzen besser passieren läßt (entspricht dem Hochpass)

während wenn er

- gegen Masse geschaltet ist, die höheren Frequenzen abdämpft (entsprechend ein Tiefpass).

 

[JuergenPB]

Zur Funktionsweise:
Nehmen wir mal beispielsweise einen Tiefpass, wie er oben dargestellt ist. Dann nehmen wir einen kleinen Kondensator.
Nun kommt ein hochfrequentes Sinussignal an. Der Kondensator läd sich dann, wenn z.b. die obere Halbwelle kommt auf und der Strom fliest also nicht zum Ausgang; kommt dann die negative Halbwelle und trifft auf den immer noch aufgeladenen Kondensator, dann gleichen sich die Ladungen aus und es kommt wieder nix am Ausgang an. Jetzt ist der Kondensator wieder entladen und er "wartet" auf die nächste positive Halbwelle. Er sperrt also die hohen Frequenzen.

Aber was ist bei niedrigen Frequenzen?

Wieder das gleiche Beispiel nur daß jetzt ein niederfrequentes Sinussignal ankommt. Da läd sich der Kondensator auch erstmal auf, doch irgendwann ist er voll und der "Rest" fliest zum Ausgang; kommt dann die neg. Halbwelle entläd er sich erstmal, so daß nix am Ausgang ankommt, dann läd der sich negativ auf und es kommt immer noch nix am Ausgang an, doch wenn er dann voll ist, fliest der Rest zum Ausgang weiter.

Damit wird klar:
hohe Frequenzen werden komplett oder zumindest stark geblockt;
tiefe Frequenzen nur sehr wenig.

Die Tiefen Frequenzen passieren also den Filter - daher der Name: Tiefpass.

 

[Seneca]

das Bild von Juergen (wobei jetzt wikipedia auch wieder so tut wie es soll) und die definition als "frequenzabhängiger widerstand" von serenadi haben mir, soweit ich das jetzt kurz nach dem Lesen beurteilen kann, schon einiges gebracht.

ich lass es jetzt erstmal wirken und meld mich dann, wenn ichs immer noch nicht geschluckt hab
danke euch!

 

[Anonymous]

bernd und jürgen: ihr seid so klasse... da versteht man endlich mal was!

 

[haesslich]

jürgens erklärung funktioniert aber auch nur bei sinussignalen...
aber serenadi hat schon recht:
die theorie dahinter ist einfach überhaupt nicht anschaulich. im physik leistungskurs der gymnasialen oberstufe heißt es dann immer "friss oder stirb", differentialgleichungen (die das verhalten der ladungsträger beschreiben) kann man ja noch nicht lösen. dann geht man an die uni und dann heißt es "ja so ist das, hier hast du nen satz gleichungen dazu." aber verstanden hat mans dann immernoch nicht automatisch, nur weil du die gleichungen lösen kannst

insofern bevorzuge ich die friss oder stirb variante [d.h. "frequenzabhängiger widerstand"]

eine andere formulierung des sachverhaltes wäre: der aufladevorgang des kondensators bedeutet einfach, dass die spannung, die an einem kondensator anliegt, keinen sprung machen kann. der kondensator kann schnellen änderungen der spannung nicht beliebig schnell folgen. [je schneller die änderung, desto größere probleme hat er damit]
bei einer spule (und wenn du dich mit passiven filtern beschäftigst, kommst du darum nicht herum) ist es der strom, der keinen sprung machen kann. eine spule braucht immer eine gewisse zeit, um einem vorgegebenen strom zu folgen.
und weil es ja so schön heißt, dass sich gegensätze anziehen, sind kondensator und spule bei passiven schaltungen auch ein so gutes team [theoretisch zumindest - in wirklichkeit sind gerade spulen etwas zickig.]