Bandsperrfilter: Auslegung, Twin-T-Implementierung und Kerbfrequenzanalyse

Aufbau eines Bandsperrfilters (Kerbfilters)

Bandsperr- oder Kerbfilter unterdrücken Signale innerhalb eines definierten Frequenzbandes, während sie alle niedrigeren und höheren Frequenzen passieren lassen. Die gängigste Topologie koppelt einen Tiefpass- und einen Hochpasszweig parallel, analog zur Reihenschaltung bei Bandpassfiltern.

Unten ist ein systemtechnisches Blockdiagramm, das die Parallelanordnung veranschaulicht:

Systemtechnisches Blockdiagramm eines Bandsperrfilters.

Twin-T-Bandsperrfilter

Eines der am weitesten verbreiteten passiven Designs ist das Twin-T-Filter, das zwei „T“-Netzwerke verwendet:

• Der Tiefpasszweig besteht aus den Widerständen R₁ und R₂ mit dem Kondensator C₁.
• Der Hochpasszweig besteht aus den Kondensatoren C₂ und C₃ mit dem Widerstand R₃.

Wenn die Bauteilverhältnisse die folgenden Beziehungen erfüllen, liefert der Filter ein scharfes, symmetrisches Sperrband:

Kerbfrequenz

Mit den obigen Verhältnissen wird die Frequenz, bei der die maximale Dämpfung auftritt – die Kerbfrequenz – durch folgende Formel gegeben:

Unten demonstriert eine SPICE-Simulation die Filterantwort. Der AC-Sweep zeigt eine tiefe Dämpfungseinbuchtung an der berechneten Kerbfrequenz.

twin-t bandsperrfilter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 c1 2 0 2u r2 2 3 200 c2 1 4 1u r3 4 0 100 c3 4 3 1u rload 3 0 1k .ac lin 20 200 1.5k .plot ac v(3) .end

Frequenzgang des Twin-T-Bandsperrfilters.

Wesentliche Erkenntnisse

• Ein Bandsperrfilter unterdrückt Frequenzen innerhalb eines definierten Bandes und lässt alle anderen passieren.
• Parallele Tiefpass- und Hochpass-„T“-Netzwerke erzeugen die klassische Twin-T-Topologie.
• Der tiefste Dämpfungspunkt wird Kerbfrequenz genannt und kann aus den Bauteilverhältnissen berechnet werden.

Verwandte Ressourcen

• Passive Filterschaltungen Arbeitsblatt