Was sind Filterschaltungen?

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Filterschaltungen dienen der Signalaufbereitung.

In einer Stereoanlage kann man mit Filterschaltungen Bässe und Höhen anheben oder abschwächen.

In einem CD-Player (oder jedem anderen digitalen Audiogerät) wird das "Quietschen" was durch die Digital nach Analogwandlung entsteht entfernt bevor das Signal in die Stereoanlage geht. Dieses "Quietschen" liegt nämlich außerhalb des Nutzfrequenzbereiches und alle Frequenzen die nicht dazugehören werden durch einen Filter einfach unterdrückt. Zwar wäre das normalerweise nicht hörbar, beeinflusst aber einen Verstärker und kann durch Frequenzmischung unter Umständen hörbar werden.

In einem Radio werden viele Filter eingesetzt. Der erste sorgt dafür, dass nur der eingestellte Sender verarbeitet wird. Alle anderen Sender werden unterdrückt damit man nur einen einzigen Sender hört. Der nächste Filter wandelt beim UKW Empfang die Frequenzmodulation in eine Amplitudenmodulation um. Bei UKW wird das Nutzsignal nämlich nicht durch Schwankungen der Signalstärke (wie bei LW/MW/KW) übertragen sondern durch Schwankungen der Sendefrequenz. Ein weiterer Filter (mit Gleichrichtung) verwandelt die unhörbare Trägerfrequenz in ein hörbares Audiosignal um. Für Stereoempfang wird noch der sogenannte "Pilotton" aus dem Signal getrennt der für die Rekonstruktion des gemultiplexten Stereosignals dient. Bei Monoempfang entfernt ein Filter diesen Ton einfach nur da der noch im Frequenzbereich liegt den das Menschliche Ohr gerade noch hören kann.

Beim Fernsehempfang (analog) sorgen Filter dafür, dass zunächst Bild- und Tonsignale getrennt werden. Das Bildsignal wird mit weiteren Filtern zu getrennten Helligkeit und Farbinformationen getrennt. Die Farbinformationen werden wiederum per Filter zerlegt damit man 3 unabhängige Farbinformationen erhält (Helligkeit/Farbart/Sättigung) aus denen dann die Kanäle Rot/Grün/Blau errechnet werden können. Aus den Helligkeitsinformationen werden auch noch die Synchronimpulse herausgefiltert die durch weitere Filterung in Horizontale und vertikale Synchronisationsinformationen zerlegt werden. Nur so weiss der Fernseher wann eine neue Bildzeile anfängt bzw. ein neues Bild begonnen werden muss.

danke für die super Antwort, ich hab eventuell vor darüber eine eigenständige Arbeit zu schreiben bzw. das Thema der Klasse präsentieren. Weiß jemand wo man darüber mehr findet? Schlatungen, Bilder o.ä. Gibt es empfehlenswerte Literaturen die das Thema kompakt und realtiv einfach erklären?

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@basics

Je nach dem was die machen unterscheidet man zwischen (HP Hochpass), TP (Tiefpass) und BP (Bandpass).

Ein HP lässt hohe Frequenzen durch, dämpft aber niedrige Frequenzen. TP macht es umgekehrt und ein BP lässt Frequenzen nur in einem bestimmten Bereich durch (=HP+TP).

Ein Filter kann passiv sein, also nur Widerstände und Kondensatoren/Spulen (z.B. Frequenzweiche in einer 3-Wege Lautsprecherbox) oder aktiv, also mit eingebauten Verstärkern.

Bei passiv wird das Signal stets schwächer, also auch das Nutzsignal. Bei Aktiv kann man das Nutzsignal sogar verstärken während es gefiltert wird.

Und dann gibt es noch digitale Filter, da werden numerische Werte mit FFT (Fast Fourier Transformation) oder anderen methoden bearbeitet um die Frequenzen zu berechnen und diese dann zu löschen oder zu behalten.

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Filter in der Elektrotechnik

Reine sinusförmige Ströme und Spannungen sind in der Elektrotechnik äußerst selten anzutreffen. Eine Ausnahme bilden da nur die Energienetze, die im Idealfall reine sinusförmige Spannungen und Ströme liefern. In der Praxis trifft das aber nicht zu, denn durch die Phasenanschnittstseuereung wird der Strom verzerrt und durch leerlaufende Transformatoren und durch verzerrte Ströme multipliziert mit der Netzimpedanz entstehen leicht verzerrte sinusförmige Netzspannungen.

Nach Foutrier bedeutet das, dass dann neben der Grundschwingung Oberschwingungen auftreten. Dies natürlich besonders stark innerhalb von Audio-, Video- und Datensignalen. Mit Hilfe der Filter kann man derartige Signalgemische gezielt beeinflussen:

Mit Tiefpassfilter werden die Frequenzen oberhalb einer bestimmten Frequenz, der sog. Eckfrequenz oder Grenzfrequenz, stark gedämpft, so dass nur die tiefen Frequenzen des Signals das Filter passsieren können.

Mit Hochpassfilter werden Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz stark gedämpft, damit nur hohe Frequenzen passieren kömnnen.

Mit Bandpassfilter werden nur die Frequenzen zwischen unterer und oberer Grenzfrequent durchgelassen.

Mit der Bandsperre werden die Frequenzen innerhalb der unteren und oberen Grenzfrequenz gesperrt.

dieterge

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