Altifigence Academy

14 / 32 · Konzept

Betrag und Phase im Bode-Diagramm lesen

Berechnen Sie eine Grenzfrequenz erster Ordnung, Dezibel und sinnvolle Testfrequenzen.

Ein Verhältnis, keine absolute Spannung

Für eine Spannungsübertragungsfunktion ist der Betrag in Dezibel 20log⁡10∣H∣20\log_{10}|H|, wobei H unter angegebener Belastung Ausgangsspannung geteilt durch Eingangsspannung ist. Spannungsverhältnis 2 entspricht 6.0206 dB, Verhältnis 0.1 entspricht −20 dB. Faktor 10 gehört zu Leistungsverhältnissen. Das Vermischen beider Konventionen verdoppelt oder halbiert das gezeichnete Ergebnis.

Ein unbelasteter RC-Tiefpass mit Ausgang über C hat H(jω)=1/(1+jωRC)H(j\omega)=1/(1+j\omega RC). Seine Grenzfrequenz ist fc=1/(2πRC)f_c=1/(2\pi RC). Es seien R = 10 kΩ und C = 100 nF. Dann ist fc = 159.154943 Hz. Bei fc beträgt der Betrag 1/√2 = 0.707107, also −3.0103 dB, und die Phase −45°. Die Grenzfrequenz ist nicht der Punkt, an dem die Ausgabe plötzlich verschwindet.

Drei hilfreiche Prüfpunkte

FrequenzBetragVerstärkungPhase
0.1 fc0.995037−0.043214 dB−5.710593°
fc0.707107−3.010300 dB−45°
10 fc0.099504−20.043214 dB−84.289407°

Weit oberhalb der Grenzfrequenz nähert sich dieses Verhalten erster Ordnung einer Steigung von −20 dB pro Dekade. Diese Asymptote ist eine nützliche Skizze, keine exakte Kurve nahe fc. Die Phase nähert sich bei hoher Frequenz −90°. Logarithmische Frequenzabstände machen Durchlassbereich und Hochfrequenzabfall lesbar.

Belastung muss im Modell bleiben

Wird 10 kΩ Last parallel zum Kondensator gelegt, beträgt die Gleichspannungsverstärkung 0.5 und der Pol verwendet 5 kΩ mal C. Die absolute Ausgabe am Pol ist dann 0.5/√2, nicht 0.707107. Ein „−3-dB-Punkt“ bedeutet normalerweise 3 dB unterhalb der Durchlassverstärkung; geben Sie den Bezug an.

Planen Sie einen AC-Sweep über mindestens zwei Dekaden um die gewünschte Grenzfrequenz und ergänzen Sie exakte Prüffrequenzen. Ein breiter Sweep zeigt die Form; exakte Punkte unterstützen numerische Abnahme. Vergleichen Sie Betrag und Phase gemeinsam, weil eine falsche Knotenwahl an einer Frequenz zufällig einen plausibel aussehenden Betrag erzeugen kann.

Selbst ausprobieren

Ein Tiefpass hat Gleichspannungsverstärkung 4. Welchen Betrag hat er an seinem Pol erster Ordnung und welche absolute dB-Verstärkung dort?

Erklärung lesen

Der Betrag ist 4/√2 = 2.828427. Absolute Verstärkung ist 20 log10(4) − 3.0103 = 9.0309 dB; sie liegt 3.0103 dB unter dem Durchlasswert 12.0412 dB.

Deine Auswahl gilt für diesen Browser. Du kannst sie jederzeit in der Fußzeile ändern.