Filter (Elektronik)


Was bedeutet 'Filter' im Zusammenhang mit Messdatenerfassung und wie beeinflussen diese das Messsignal?

Im Bereich der Messdatenerfassung versteht man unter einem Filter das Blockieren bzw. Durchlassen bestimmter Frequenzbereiche. Somit agiert ein Filter in der Frequenz-Domäne. Dabei bestimmt die Grenzfrequenz des Filters, welche Inhalte des Signals abgeschnitten bzw. durchgelassen werden.

Was ist ein 'idealisiertes Filter'?

Ein idealisiertes Filter schneidet zu einer bestimmen Grenzfrequenz das Messsignal ab bzw. lässt ab einer bestimmten Grenzfrequenz das Messsignal durch, wodurch eine klare Abgrenzung des gewünschten Frequenzbereiches entsteht. Die Grenzfrequenz trennt somit den Durchlassbereich vom Sperrbereich des Filters.

Was bedeutet 'reales Filter'?

Ein reales Filter hat im Bereich der Grenzfrequenz immer einen Übergangsbereich vom Durchlassbereich in den Sperrbereich. Im Übergangsbereich werden die Frequenzanteile bereits gedämpft, aber nicht vollständig unterdrückt. Die Dämpfung beginnt dabei bereits bei Frequenzen im Durchlassbereich und nimmt beim Übergang in den Sperrbereich kontinuierlich zu, bis die Frequenzanteile vollständig unterdrückt werden.

Was bewirkt ein Tiefpassfilter?

Bei einem Tiefpassfilter von beispielsweise 150 Hz werden alle Frequenzen oberhalb von 150 Hz abgeschnitten. Somit wird das Signal nur im Frequenzbereich bis zur gesetzten Grenzfrequenz durchgelassen.

Was bewirkt ein Hochpassfilter?

Das umgekehrte Verhalten eines Tiefpassfilters trifft auf den Hochpassfilter zu. Wird die Grenzfrequenz bei 150 Hz gesetzt, werden somit alle Frequenzen oberhalb von 150 Hz durchgelassen. 

Was versteht man unter einem Bandpassfilter?

Bei dieser Filterart müssen zwei Grenzfrequenzen definiert werden, da der Bandpassfilter eine Kombination aus zwei Filtern darstellt: einem Hochpassfilter gefolgt von einem Tiefpassfilter. Dies hat zur Folge, dass ein definiertes Frequenzband betrachtet wird: Setzt man beispielsweise die untere Grenzfrequenz bei 150 Hz und die obere Grenzfrequenz bei 300 Hz, resultiert daraus ein Frequenzband, das nur Werte durchlässt, die zwischen diesen beiden Grenzfrequenzen liegen.

Wie wirkt sich ein Bandstoppfilter aus?

Der Bandstoppfilter, oft auch als Notchfilter bezeichnet, stellt eine Kombination aus einem Tiefpassfilter gefolgt von einem Hochpassfilter dar. Mit diesem lassen sich zum Beispiel bestimmte Frequenzbereiche herausfiltern, in denen Störfrequenzen innerhalb eines Bereiches vorliegen. Wenn die untere Grenzfrequenz bei 150 Hz und die obere Grenzfrequenz bei 300 Hz definiert wird, werden die dazwischen liegenden Frequenzen gefiltert.

Was versteht man unter Filterordnungen?

Die Ordnung eines Filters definiert die Steilheit im Übergangsbereich zwischen Durchlass- und Sperrbereich. Je höher die Ordung eines Filters, desto steiler der Übergangsbereich. Ein Filter n-ter Ordnung hat eine Steilheit von n x 20 dB pro Frequenzdekade. So beträgt die Steilheit des Übergangsbereichs bei einem Filter zweiter Ordnung 40 dB pro Frequenzdekade.

Filter höherer Ordnung werden durch in Reihe schalten von mehreren Filtern erzielt. Zum Beispiel wenn zwei Tiefpässe zweiter Ordnung in Serie geschalten werden entsteht ein Tiefpassfilter 4. Ordnung.

Mit einem Tiefpassfilter werden alle Frequenzen (Messignale) oberhalb der gesetzten Grenzfrequenz abgeschnitten.
Mit einem Tiefpassfilter werden alle Frequenzen (Messignale) oberhalb der gesetzten Grenzfrequenz abgeschnitten.