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 RC Tiefpass: Eingang und Ausgang vertauschen |
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nowizki111
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 |  Themenstart: 2015-09-18
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Hallo,
ich hab folgende sehr banale Frage, bei deren Beantwortung ich mir nicht sicher bin.
Ich betrachte folgenden allgemeinen RC Tiefpass, wie z.B. hier:
http://www.matheplanet.com/matheplanet/nuke/html/uploads/9/3830_6391_2000px-Tiefpass.svg_1_.png
Was passiert wenn ich mein Eingangssignal statt in den "Eingang" in den "Ausgang" eines RC Tiefpasses stecke?
Konkret handelt es sich um einen 1 kHz LP Filter (10kOhm/15nF) mit zwei BNC Anschlüssen, den ich für ein Spannungssignal verwende. Einfach gefragt, ist die Polarität bei einem LP Filter wichtig? Ich denke ja, weil (bildlich gesprochen) ich ja erst den Widerstand und dann den Kondensator im Schaltbild habe. Vertausche ich Eingang und Ausgang, dann "trifft" mein Signal erst auf den Kondensator und dann auf den Widerstand.
Kann mir jemand bei der Sache auf die Sprünge helfen?
Vielen Dank
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vGvC
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 | Beitrag No.1, eingetragen 2015-09-18
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\quoteon(2015-09-18 13:44 - nowizki111 im Themenstart)
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Einfach gefragt, ist die Polarität bei einem LP Filter wichtig? Ich denke ja, weil (bildlich gesprochen) ich ja erst den Widerstand und dann den Kondensator im Schaltbild habe. Vertausche ich Eingang und Ausgang, dann "trifft" mein Signal erst auf den Kondensator und dann auf den Widerstand.
...
\quoteoff
Und was macht es da?
Wende eine der einfachsten Grundregeln der Elektrotechnik an, nämlich den Kirchoffschen Maschensatz, und Du wirst feststellen, dass die "neue" Ausgangsspannung dieselbe ist wie die neue Eingangsspannung.
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nowizki111
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| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2015-09-18
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um meine Frage konkreter zu stellen: Wenn ich bei einem Tiefpass mein Eingangssignal in den Ausgang des TP stecke, wird dann das ausgehende Signal (aus dem "alten Eingang") genauso frequenzgefiltert sein wie bei normaler "Polarität"?
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vGvC
Senior
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| Beitrag No.3, eingetragen 2015-09-18
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\quoteon(2015-09-18 15:08 - nowizki111 in Beitrag No. 2)
um meine Frage konkreter zu stellen: Wenn ich bei einem Tiefpass mein Eingangssignal in den Ausgang des TP stecke, wird dann das ausgehende Signal (aus dem "alten Eingang") genauso frequenzgefiltert sein wie bei normaler "Polarität"?
\quoteoff
Hast Du meinen vorigen Beitrag gar nicht gelesen? Das ausgehende Signal ist dasselbe wie das eingehende (Maschensatz)!
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nowizki111
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| Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2015-09-18
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"Hast Du meinen vorigen Beitrag gar nicht gelesen? Das ausgehende Signal ist dasselbe wie das eingehende (Maschensatz)!"
ich hab über deinen Beitrag nachgedacht, aber sehe leider nicht die Verbindung zu meiner Frage.
wenn "Das ausgehende Signal dasselbe wie das eingehende (Maschensatz)!" wäre, dann hätte ich ja überhaupt keine Filterwirkung, und Widerstand und Kap. hätte keine Bedeutung. eingangs und ausgangssignal müssen ja eine frequenzabhängige Beziehung zueinander haben.
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vGvC
Senior
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| Beitrag No.5, eingetragen 2015-09-18
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\quoteon(2015-09-18 16:24 - nowizki111 in Beitrag No. 4)
...
ich hab über deinen Beitrag nachgedacht, aber sehe leider nicht die Verbindung zu meiner Frage.
\quoteoff
Wende doch einfach mal den Maschensatz an! Einfach mal spaßeshalber! Denke dabei daran, dass wegen Leerlaufs am "neuen Ausgang" kein Strom fließt und deshalb am Widerstand keine Spannung abfällt.
\quoteon
wenn "Das ausgehende Signal dasselbe wie das eingehende (Maschensatz)!" wäre, dann hätte ich ja überhaupt keine Filterwirkung,
...
\quoteoff
Richtig.
\quoteon
... und Widerstand und Kap. hätte keine Bedeutung.
...
\quoteoff
Richtig.
\quoteon
eingangs und ausgangssignal müssen ja eine frequenzabhängige Beziehung zueinander haben.
\quoteoff
Warum?
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nowizki111
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| Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2015-09-18
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danke für den Anstoß!
was mir jetzt klar geworden ist: da bei "rechtssteitig" angelegter Spannung, der Kondensator in jedem Fall instantan aufgeladen ist (Strom fliesst in dieser Idealisierung ja widerstandslos, dh Zeitkonstante des Kondensators ist 0), also unabhangig von der Frequenz der angelegten Quelle, hat auch die Ausgangsspannung keine Frequenzabhängigkeit. Dh es wird nichts gefiltert. Der Widerstand hat dadurch auch ueberhaupt keine Wirkung, weil ja kein Strom fliesst und damit dort auch kein Spannungsabfall ueber dem Widerstand herrscht.
im Realfall ist aber eine Frequenzabhangigkeit zu beobachten, weil der Kondensator ja immer ueber einen endlichen Widerstand aufgeladen wird.
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vGvC
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| Beitrag No.7, eingetragen 2015-09-19
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\quoteon(2015-09-18 18:47 - nowizki111 in Beitrag No. 6)
...
im Realfall ist aber eine Frequenzabhangigkeit zu beobachten, weil der Kondensator ja immer ueber einen endlichen Widerstand aufgeladen wird.
\quoteoff
Das ist Quatsch. Die Spannung am linksseitigen Ausgang wird immer dieselbe sein wie am rechtsseitigen Eingang, solange kein Strom durch den Widerstand fließt. Das ist völlig unabhängig davon, ob anstelle des Kondensators eine wie auch immer geartete R-C-Kombination oder auch R-L-C-Kombination geschaltet ist. Das ist auch völlig unabhängig davon, wie das Eingangssignal aussieht. Mir scheint, dass Du den Maschensatz noch immer nicht begriffen hast.
http://matheplanet.com/matheplanet/nuke/html/uploads/9/28370_Maschensatz8.jpg
$\displaystyle U_e-U_a-U_R=0$
Mit $U_R=0$ ergibt sich
$U_a=U_e$
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Ueli
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 | Beitrag No.8, eingetragen 2015-09-20
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Hallo,
Ich kann vGvC bestätigen, möchte aber noch etwas anfügen. In der Hochfrequenztechnik gibt es die Unterscheidung von Eingang und Ausgang nicht mehr bei passiven Schaltungen ohne anisotrope Materialien. Man muss also immer wissen in welcher Vorlesung man gerade sitzt.
Gruss Ueli
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nowizki111
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| Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2015-09-20
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der letzte Beitrag verwirrt mich mehr als dass es Klarheit schafft. Hochfrequenztechnik oder nicht, ein Tiefpass dieser Art ist nicht symmetrisch verwendbar. was ist der Unterschied in welcher VL man sitzt
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vGvC
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| Beitrag No.10, eingetragen 2015-09-20
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\quoteon(2015-09-20 18:05 - nowizki111 in Beitrag No. 9)
der letzte Beitrag verwirrt mich mehr als dass es Klarheit schafft. Hochfrequenztechnik oder nicht, ein Tiefpass dieser Art ist nicht symmetrisch verwendbar. was ist der Unterschied in welcher VL man sitzt
\quoteoff
Das geht mir genauso. Denn was Ueli sagt, ist trivial. Er sagt, dass es keinen Unterschied zwischen Ein- und Ausgang bei isotropen Schaltungen gibt. Isotrop heißt aber richtungsunabhängig. Also liegt der nicht vorhandene Unterschied bereits in der Bedingung "isotrope Schaltung" begründet, und zwar unabhängig von der Frequenz. Die vorliegende Schaltung ist aber nicht isotrop. Außerdem sprechen Elektrotechniker bei 1kHz noch lange nicht von Hochfrequenz.
Aber Frage an Dich, nowizki: Hast Du denn den Machensatz jetzt kapiert?
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Ueli
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| Beitrag No.11, eingetragen 2015-09-20
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Hallo zusammen,
mein Beitrag war vielleicht etwas zu knapp und war auch nur als Hinweis gedacht.
Meine Überlegung war, dass nowitzki vielleicht einmal gehört hat, dass passive Schaltungen symmetrisch seien, also Eingang und Ausgang vertauschbar sind (Die Anfangsfrage deutet für mich in diese Richtung).
Dies ist in der HF-Technik tatsächlich der Fall, wenn man mit Leistungen rechnet (S-Parameter: S_12=S_21).
Im Zusammenhang mit dieser Aufgabe gilt die Symmetrie natürlich nicht.
PS.: Mit Isotropie meine ich nicht die Schaltung, sondern magnetische Materialien, wie sie in Zirkulatoren Verwendung finden (war schlecht formuliert).
Gruss Ueli
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