RL-Hochpass Funktionsweise?
Hi, ich hab ein Problem beim Verständnis wie genau ein RL (bzw. auch CR) Hochpass genau funktioniert.
Aufbau ist ja recht simpel, R und L in einer Reihe aber L parallel zur Ausgangsspannung bzw. Voltmeter
XL wird größer umso größer die Frequenz von UE
Meine Frage ist nun:
Niedrige Frequenz:
Ue erfährt am Widerstand einen Spannungsabfall. Da ich wie in der Skizze oben den Aufbau habe, liegt ja nun die gleiche Spannung sowohl an L als auch an meinem Voltmeter an.
Hohe Frequenz:
Ue erfährt am Widerstand den selben Spannungsabfall wie vorhin, aber XL erhöht sich stark.
Die Verschaltung ist aber so, dass ich (nach meiner Logik) die gleiche Spannung an L und Ua messe....
Also konkret, wie erhöht sich meine Ausgangsspannung wenn ich XL sich ebenfalls erhöht?
3 Antworten
Du vergleichst hier den Ausgang der Schaltung mit dem Ausgang selbst. Da hast du natürlich immer das gleiche. Die Spannung über L, egal was Ue letztlich ist, ist stets die Ausgangsgröße Ua.
Der Hochpass ist eine Passage für Eingangsspannungen mit hoher Frequenz. Es fungiert somit als Filter für tiefe Signale. Das Gegenteil wäre ein Tiefpass, dass tiefe Signale passieren lässt und hohe wiederum filtert.
Die Anordnung ist nichts weiter als ein Spannungsteiler, in der sich die Spannung einmal auf R und einmal auf L bzw. XL aufteilt.
Wie stark die Aufteilung ist, hängt wegen XL=jwL von der Frequenz ab. Wenn diese hoch ist, steigt XL und wenn XL steigt, liegt über diesem eine höhere Spannung an.
Umgangssprachlich gesprochen: Die "Hürde" am zweiten Widerstand der Reihenschaltung wird sehr hoch, sodass der Druck ansteigt.
Somit hast du bei hohem XL, was du ja nur bei hohen Frequenzen hast, eine hohe Ausgangsspannung bzw. ist diese näher an dem, was am Eingang anliegt. Das Eingangssignal konnte also "ungehinderter" passieren.
Bei tiefen Signalen wird XL kleiner, sodass der "Druck" sich leichter abbauen kann. Warum? Weil XL eben klein ist und für das, was durch den Eingang spaziert, keine große Hürde darstellt. Entsprechen bleibt am Ausgang dann wenig hängen.
Spannungen in einer Reihenschaltung teilen sich auf. Egal ob die Reihenschaltung aus ohmschen, induktiven oder ohmsch/induktiv/kapazitiven Widerständen besteht.
Außerdem fließt in einer Reihenschaltung durch alle Elemente die selbe Menge an Strom. Ein Stromfluss durch einen Widerstand, sei es ohmsch oder induktiv oder kapazitiv, verursacht einen Spannungsabfall über diesen Widerstand. Die Spannung "über" oder "an" einem Widerstand zu messen bedeutet immer, dass man den Spannungsabfall über dieses Element misst.
Du misst de facto den Potentialunterschied.
Zusätzlich zu den beiden anderen Antworten, kann auch die Übertragungsfunktion (frequenzabhängige Spannungsteilung( helfen beim Verständnis:
H=Uaus/Uin= jwL/(jwL+R) mit w=2Pi*f
Dabei ist jwL natürlich die Impedanz der Spule. Die Formel folgt aus der Spannungsteiler-Regel.
- Für ganz kleine Frequenzen mit wL<<R kann man ungefähr abschätzen: H=jwL/R, wobei der Wert also mit der Kreis-Frequenz w ansteigt (bis die Annahme wL<<R nicht mehr ausreichend gut gilt).
- Für ganz große Frequenzen ist dann wL>>R und man kann ungefähr sagen, dass H=jwL/jwL ist - d.h. also gegen den Wert "1" geht.
- Zwischen diesen beiden Extremfällen liegt dann der Übergangsbereich wo im Nenner keine der beiden Größen gegenüber der anderen vernachlässigt werden kann.
- Als Kurve "Betrag von H als Funktion der Frequenz" gibt es dann eine Funktion, die von Null an startet und so langsam sich der "1" nähert. Das ist die Hochpass-Funktion (hohe Frequenzen werden gut übertragen mit maximaler "Verstärkung" von "1" und niedrige Frequenzen immer schlechter)
- Kommentar zum "j": dadurch wird nur die Phasendrehung durch die Spule L berücksichtigt und hat auf die betragsmäßigen Aussagen von oben keinen Einfluss.
Ich verstehe nicht, wo du da ein Problem siehst:
- Unendlich hohe Frequenz: XL ist unendlich, du kannst die Spule quasi durch Luft ersetzen und misst die Eingangsspannung
- Unendlich niedrige Frequenz: XL ist 0, du kannst die Spule quasi durch einen Leiter ersetzen und misst in etwa 0V weil Kurzschluss
hmm ok damit kann ich etwas anfangen danke.
Aber damit ich das richtig verstehe, die Spannung teilt sich je nach Größe des Widerstands jeweilig auf. In dem Fall großes XL, höherer Spannung an L.
Gibts da irgendwie ne schnelle Erklärung bzw. irgendwas was man sich durchlesen kann, warum die Spannung aufgeteilt wird? Das ist irgendwie schwer zu verstehen