RC-Filter mit Spannungsverstärkung größer Eins
von Norbert Renz OE9NRH
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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