Phasenverschiebung am Tiefpassfilter

[joerg67]

Hallo liebe Leute,

ich versuche gerade die Funktion eines einfachen Tiefpassfilters zu verstehen. Ich habe den Filter auf dem Steckbrett aufgebaut mit R = 22,06 kOhm und C = 67,8 nF. Meine Versuche habe ich u. a. mit 50 Hz, 106 Hz (Grenzfrequenz) und 200 Hz gemacht. Nach der Formel Φ=arctan⁡(-1/(2Π*200 Hz*22060 Ω* 67,8 * 10^(-9)F) ergibt sich bei 200 Hz eine Phasendifferenz von -28°.
Nachgemessen im Scope ergibt sich eine Phasendifferenz von 72 ° (sh. Bild vom Scope). Die Phasendifferenz habe ich wie folgt berechnet: 360° / 5 ms Periodendauer * 1 ms Phasenverschiebung.
Nun weichen -28° berechnet zu 72°angezeigt um 100° auseinander.

Wo ist mein Gedankenfehler?

[anders]

Nachgemessen im Scope ergibt sich eine Phasendifferenz von 72°

Das muss auch so sein, denn du bist oberhalb der 3dB-Grenzfrequenz, bei der die Phaseverschiebung genau 45° beträgt.
Mit zunehmender Frequenz nähert sie sich immer mehr 90° an.

Wo ist mein Gedankenfehler?

Ich habe das jetzt nicht nachgerechnet, aber: Der Unterschied zwischen Winkelmass und Bogenmass ist dir bekannt?

P.S.:

1 ms Phasenverschiebung.

Deine Messung ist übrigens sehr ungenau, weil die beiden Kurven vertikal verschoben sind.
Bring mal die beiden 0-Werte in gleiche Höhe und dann miss die Zeit zwischen den Nulldurchgängen nochmal!
Der Wert muss überall gleich sein.

[joerg67]

Hallo anders,

Du hast mir das Stichwort gegeben. Die angewandte Formel unterscheidet ja nicht zwischen Tief- und Hochpass, so dass da nachdenken angesagt ist. Für den Hochpass konnte ich die berechneten Werte auch messen.

Der Unterschied zwischen Bogenmaß und Winkelmaß ist mir bekannt, hatte aber in Winkel umgerechnet weil mir das Bogenmaß zum "schnell abschätzen" noch nicht so griffig ist.
Auch den Hinweis auf die Vertikalabweichung, hab ich mir noch zu Herzen genommen und neu gemessen. Ich habe Abweichungen innerhalb einer 5 % -Toleranz zu den berechneten Werten. Ich hoffe, ich liege da im Rahmen des üblichen. Die Graphen noch weiter zu vergrößern nützt nichts , dann bekomme ich nur eckige Kurven.

Also, vielen Dank für Deine Hilfestellung!

[anders]

Du hast mir das Stichwort gegeben. Die angewandte Formel unterscheidet ja nicht zwischen Tief- und Hochpass, so dass da nachdenken angesagt ist.

Nachdenken hilft meist.
Passen deine Werte jetzt?
Ich kenne deine Meßschaltung ja nicht, aber wenn wie üblich, das Ausgangssignal auf das Eingangssignal bezogen wird, wäre die Verwendung des arcsin wohl zweckmässiger als die des arctan.
Überleg dir mal im Zeigerdiagramm weshalb das so ist, und was du da ausgerechnet hast.
In Zukunft wirst du dann wohl auch darauf verzichten Formeln für so einfache Zusammenhänge auswendig zu lernen oder falsche nachzuschlagen. Das Selbstentwickeln geht in solch einfachen Fällen meist schneller und ist sicherer.