Aktive Filter sind elektronische Schaltungen, die bestimmte Frequenzbereiche passieren lassen, während andere blockiert werden. Die Berechnung der Grenzfrequenz ist für die Gestaltung von Filtern, die bestimmten Anforderungen entsprechen, unerlässlich. In diesem Artikel wird erläutert, wie die Grenzfrequenz in aktiven Filtern bestimmt wird.

Verstehen der Cutoff-Frequenz

Die Grenzfrequenz, auch bekannt als -3 dB-Punkt, ist die Frequenz, bei der das Ausgangssignal auf etwa 70,7% seines Maximalwertes abfällt und markiert die Grenze zwischen dem Durchlass- und dem Sperrbereich des Filters.

Berechnung der Cutoff-Frequenz

Bei aktiven Filtern wie Tiefpaß, Hochpaß, Bandpaß und Bandsperre hängt die Grenzfrequenz von den in der Schaltung verwendeten Komponentenwerten ab.

Low-Pass und High-Pass Filter

Die Grenzfrequenz (fc) wird nach der Formel berechnet:

fc = 1 / (2π R C)

Beispielrechnung

Angenommen, ein Tiefpass-aktives Filter hat einen Widerstand von 10 kΩ und einen Kondensator von 100 nF. Die Grenzfrequenz ist:

fc = 1 / (2π × 10.000 Ω × 100 × 10-9 F) ≈ 159.15 Hz)

Zusätzliche Überlegungen

Bei der Gestaltung von Filtern sind die Bauteiltoleranzen und die gewünschte Filterreihenfolge zu berücksichtigen, die die tatsächliche Grenzfrequenz und die Leistung des Filters beeinflussen.