RC-Tiefpass: Grenzfrequenz −3 dB
Verborgener RC-Tiefpass. Durchfahren Sie die Frequenz, finden Sie |H| = 1/√2 und geben Sie diese Grenzfrequenz f_c an.
Ziel des Versuchs
f_c als die Frequenz bestimmen, bei der |V_out/V_in| = 1/√2 ≈ 0,707 (−3 dB).
Geräte
- RC-Tiefpass (unbekannte R, C)
- Frequenzgenerator
- Spannungsmesser am Eingang und Ausgang
Versuch
Theorie
Für den Tiefpass erster Ordnung gilt |H| = 1/√(1+(f/f_c)²), f_c = 1/(2πRC). Bei f = f_c ist der Betrag gleich 1/√2. Der Aufbau blendet R, C, τ und f_c aus. Das laufende Verhältnis |H| ist die Messanzeige; eine Markierung bei −3 dB gibt es nicht.
Durchführung
- Die Schaltung ist ein RC-Tiefpass. R, C und f_c bleiben verborgen. Ändern Sie nur die Generatorfrequenz f.
- Beobachten Sie das laufende |H| = |V_out/V_in|. Suchen Sie die Frequenz, bei der |H| etwa 0,707 beträgt. Der Aufbau markiert die Grenze nicht selbst.
- Speichern Sie dieses f. Wiederholen Sie die Suche mindestens 6-mal (Sie dürfen von verschiedenen f ausgehen).
- Bilden Sie den Mittelwert der Spalte f und vergleichen Sie mit dem Referenzwert.
Schlussfolgerung
Die mittlere Grenzfrequenz stimmt mit 1/(2πRC) überein. Wesentliche Unsicherheiten: diskrete Frequenzschritte und die visuelle Abschätzung von |H| = 1/√2.