RC-Filter mit Spannungsverstärkung größer Eins     

von  Norbert Renz OE9NRH                       

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In  https://elektronik-labor.de/Notizen/SinusOsz.html wurde ein RC-Oszillator gezeigt, mit einem Emitterfolger. Die RC-Schaltungstechnik zur Spannungsüberhöhung ist schon länger bekannt und wurde von Philbrick 1951 sogar partiell patentiert. https://patents.google.com/patent/US2730679

Bob Peace welcher früher bei Philbrick arbeitete hat mehrere Artikel über diese Schaltungen publiziert. Beispiel: http://www.introni.it/pdf/Bob%20Pease%20Lab%20Notes%20Part%203.pdf

Es sind Hochpass, Tiefpass und Bandpass möglich. Es sind passive RC-Tschebyschef Filter mit steilerem Übergang in den Sperrbereich möglich. Allerdings nicht bei der Weitabselektion (20 dB / Dekade).Gegenteilige Behauptungen in Elektronik- und Schulbüchern sind falsch. Zum Beispiel am Anfang der Filterkapitel. Prinzipiell geht das auch mit R-L Schaltungen. Höhere Weitabselektion ist erreichbar, wenn man die Schaltungen zum Beispiel mit RC-Sperrfilter kombiniert (RC-Cauer Filter, Dämpfungspol 60dB und mehr, aber Bauteiltoleranzen!). Diese resultierende Art von RC-Schaltungen ist anscheinend auch nur im angelsächsischen Raum verbreitet und bekannt.

Der Witz bei diesen Filterschaltungen ist auch, dass unabhängig von der Filterordnung (Steilheit beim Übergang in den Sperrbereich) die Phasendrehung immer bei 90° bleibt. Das ist sehr ungewöhnlich und kann beim verbessern von Regelkreisen und bei der passiven Rauschreduktion helfen. Bei den Filtern ist die impedanzgestaffelte Methode bei kleiner Ordnung zu bevorzugen, um die Ausgangsspannung nicht unnötig abzuschwächen. Beispiel ebenfalls im Bild oben. Ein anderer Effekt ist auch im Beispiel mit dem Tiefpass, dass der obere Kondensator DC-mässig entlastet wird und damit die Leckströme sinken. Das ist von Vorteil, wenn grosse Kapazitätswerte verwendet werden müssen. Offsets werden dadurch minimiert. Die Bandpass Grundschaltung dürfte dem Einen oder Anderen bekannt vorkommen. Der Eingangsteil  basiert auf der alten Lattice Schaltung welche auch für die SSB Phasenmethode verwendet wird, da sie die Phase bei differentieller Ansteuerung schiebt, aber die Amplitude konstant hält (Allpassfilter). Beispiele ebenfalls im Bild oben. Bei den Bandpässen ist darauf zu achten, dass die Regeln zur Dimensionierung von der Ordnung her, unterschiedlich sind. (k > 1 oder auch k<1)

Bei NSC steht ein Oszillator im Datenblatt des LM317 welcher nach dem gleichen Prinzip funktioniert und wird im Internet gerne kopiert. https://www.circuitstoday.com/lamp-flasher-using-lm317




Man kann Verstärkungen über 2-fach erreichen, aber die Schaltung bekommt dann sehr hohe Ausgangswiderstände.Sogar Künstliche Intelligenz Programmierer haben sich schon mit den Schaltungen beschäftigt, aber anscheinend die grundlegende Topologie nicht erkannt.

http://gpbib.cs.ucl.ac.uk/gecco1999/GP-457.pdf

Das Funktionsprinzip ist: Verzögerung (Phasenschieber) und anschliessende Summierung (Interferenz-Filter). Das Prinzip ist in der Hochfrequenztechnik wohlbekannt, da es dort mit diskreten Bauelementen bei höchsten frequenzen meist nicht mehr möglich ist mit diskreten Bauteilen zu arbeiten. Typisches Beispiel ist der Lambda/2 "Impedanztransformator" mit Umwegleitung. Umgekehrt ist in der Niederfrequenztechnik praktisch nur der Schwingkreis oder die entsprechende aktive Schaltungstechnik bekannt. Bei dem Beispiel mit dem Emitterfolger kann es allerding Probleme geben, da die Stromverstärkung bei niedrigen Temperaturen absinkt und der Eingangswiderstand des Transistors abfällt.

Die BP-Schaltung 2. Ordnung ist als Variante auch im "Das grosse Werkbuch Elektronik" von Franzis drin, aber unerkannt bezüglich der Funktion. Nührmann hatte das offensichtlich nicht gewusst und den Frequenzgang falsch skizziert. Seite 682, ebendort.

Kopieren bei Namensnennung für alle Verwendungen erlaubt.
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