RC/LC-Filter Rechner
Entwerfen Sie passive und aktive Filter. Berechnen Sie Bauteilwerte für Tiefpass-, Hochpass-, Bandpass- und Notch-Filter.
Rechner
So verwenden Sie diesen Rechner
Dieser Filterrechner hilft Ihnen bei der Entwicklung passiver RC/LC-Filter und aktiver Operationsverstärker-Filter für Audio-, HF- und allgemeine Signalkonditionierungsanwendungen.
- Filtertyp wählen — Tiefpass, Hochpass, Bandpass oder Notch
- Topologie wählen — Passiv (RC/LC) oder aktiv (Operationsverstärker-basiert)
- Grenzfrequenz eingeben — Der -3dB-Punkt für LP/HP-Filter
- Impedanz einstellen — Bestimmt die Widerstandswerte
- Für Bandpass — Zusätzlich Bandbreite angeben um den Q-Faktor zu bestimmen
- Berechnen klicken — Bauteilwerte erhalten
Filtertypen erklärt
Tiefpassfilter
Lässt Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz durch und dämpft höhere Frequenzen. Verwendet für Anti-Aliasing vor ADCs, Entfernung von Hochfrequenzrauschen und Audio-Bass-Extraktion.
Hochpassfilter
Lässt Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz durch und dämpft niedrigere Frequenzen. Verwendet für DC-Blockierung, Entfernung von Tieffrequenzrumpeln und Audio-Höhen-Extraktion.
Bandpassfilter
Lässt Frequenzen innerhalb eines bestimmten Bandes durch und dämpft Frequenzen außerhalb. Der Q-Faktor bestimmt die Selektivität: höherer Q bedeutet schmalere Bandbreite.
Notchfilter (Bandsperre)
Dämpft eine bestimmte Frequenz und lässt alle anderen durch. Häufig verwendet zur Entfernung von 50/60Hz Netzbrummen oder spezifischen Störfrequenzen.
Filterantwort-Vergleich
| Filter | Flankensteilheit (1. Ordnung) | Phasenverschiebung | Häufige Verwendung |
|---|---|---|---|
| Tiefpass | -20 dB/Dekade | 0° bis -90° | Anti-Aliasing, Rauschentfernung |
| Hochpass | +20 dB/Dekade | +90° bis 0° | DC-Blockierung, Rumpelentfernung |
| Bandpass | ±20 dB/Dekade | +90° bis -90° | Radioabstimmung, Tonerkennung |
| Notch | Tiefe Nullstelle bei fc | ±180° bei fc | Brummunterdrückung, Störungen |
Design-Tipps
Passive vs. Aktive Filter
| Aspekt | Passiv | Aktiv |
|---|---|---|
| Stromversorgung | Keine Versorgung nötig | Benötigt Versorgung |
| Verstärkung | Nur Dämpfung | Kann verstärken |
| Q-Faktor | Durch Bauteile begrenzt | Kann sehr hoch sein |
| Größe | Kann sperrig sein (Spulen) | Kompakt |
| Bandbreite | DC bis sehr hohe Freq. | Durch Op-Amp begrenzt |
Bauteilauswahl
- Widerstände: 1% Toleranz Metallfilm für Präzision verwenden
- Kondensatoren: C0G/NP0 für Stabilität, X7R akzeptabel für weniger kritische Anwendungen
- Induktivitäten: DCR, Sättigungsstrom und Eigenresonanz berücksichtigen
- Op-Amps: Nach Bandbreite, Rauschen und Versorgungsanforderungen auswählen
Übliche Impedanzwerte
- Audio: 10kΩ-100kΩ (hohe Impedanz für niedriges Rauschen)
- HF: 50Ω oder 75Ω (Standard-Übertragungsleitungsimpedanzen)
- Messtechnik: 1kΩ-10kΩ (Balance zwischen Rauschen und Belastung)
Häufige Fehler vermeiden
- Quell- und Lastimpedanzeffekte auf die Filterantwort berücksichtigen
- Parasitäre Induktivität von Kondensatoren bei hohen Frequenzen beachten
- Low-ESR-Kondensatoren für besseren Q-Faktor verwenden
- Hochohmige Filter puffern um Belastung zu verhindern
Häufig gestellte Fragen
Was ist die -3dB Grenzfrequenz?
Der -3dB-Punkt ist dort, wo die Ausgangsleistung die Hälfte der Eingangsleistung beträgt (Spannung ist ~70,7% des Eingangs). Dies ist die Standarddefinition für die Filtergrenzfrequenz. Oberhalb/unterhalb dieses Punktes steigt die Dämpfung mit der Flankensteilheit des Filters.
Wie bekomme ich eine steilere Flanke?
Verwenden Sie Filter höherer Ordnung. Jede Ordnung fügt 20 dB/Dekade Flankensteilheit hinzu. Kaskadieren Sie mehrere Stufen erster Ordnung oder verwenden Sie Sallen-Key-, Butterworth- oder Tschebyscheff-Topologien zweiter Ordnung. Höhere Ordnungen erfordern mehr Bauteile und sorgfältiges Design.
Warum aktive statt passive Filter verwenden?
Aktive Filter können Verstärkung bieten, benötigen keine Induktivitäten (die bei niedrigen Frequenzen sperrig sind) und können hohe Q-Faktoren erreichen. Sie sind ideal für Audio- und Niederfrequenzanwendungen. Allerdings sind sie durch die Bandbreite des Op-Amps begrenzt und benötigen Stromversorgung.
Welchen Q-Faktor sollte ich für Bandpassfilter verwenden?
Q = Mittenfrequenz / Bandbreite. Für allgemeine Filterung ist Q von 1-10 üblich. Höherer Q (10-100) für selektive Frequenzerkennung. Sehr hoher Q (100+) erfordert Präzisionsbauteile und kann instabil sein.
Wie genau sind diese berechneten Werte?
Die Formeln sind exakt für ideale Bauteile. Die reale Genauigkeit hängt von Bauteiltoleranzen ab (1% Widerstände, 5% Kondensatoren = ~6% Frequenzfehler). Für Präzisionsanwendungen Trimmer-Bauteile oder abgeglichene Werte verwenden.
Überprüfen Sie Ihre Bauteilauswahl
Nachdem Sie Ihre Bauteilwerte berechnet haben, verwenden Sie Schemalyzer zur Überprüfung Ihres Schaltplandesigns. Unsere KI-gestützte Analyse erkennt häufige Fehler und schlägt Verbesserungen vor.
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