Der Hochpass
Der Hochpassfilter läßt hohe Frequenzen durch und sperrt tiefe Frequenzen ab einer gewissen Frequenz, die sich aus den Werten der Bauteile ergibt.
Der Hochpassfilter besteht aus einer Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes. Man kann diese Schaltung als einen frequenzabhängigen Spannungsteilers ansehen. Bei tiefen Frequenzen hat der Kondensator C1 einen hohen Blindwiderstand, der im Vergleich zum Widerstand R1 groß ist. In einer Reihenschaltung verhalten sich die Spannungen wie die Widerstände. Daher liegt an dem kleineren Widerstand, in diesem Fall R1, auch die kleinere Ausgangspannung U2 an.
Bei hohen Frequenzen hat der Kondensator C1 dagegen einen kleinen Blindwiderstand. Daher liegt der meiste Teil der Ausgangsspannung U2 am Widerstand R1 an.
Der Hochpass
Die Frequenz, wo der Filter beginnt zu sperren, nennt man Grenzfrequenz. Sie ist abhängig von dem Wert des Widerstandes und des Kondensators und errechnet sich folgendermaßen:
Bei Frequenzweichen für Lautsprecher werden meist sogenannte Butterworthfilter eingesetzt. Sie haben einen linearen Frequenzverlauf im Durchlaßbereich und ein schnelles Abknicken bei der Grenzfrequenz. Man unterscheidet Hochpässe 1. bis 3. Ordnung.
Hochpass 1. Ordnung
Hier wird dem Lautsprecher ein Kondensator vorweggeschaltet. Dieser hat zu tieferen Frequenzen hin einen immer größeren Blindwiderstand. Der Kondensator läßt also nur hohe Frequenzen passieren und sperrt tiefe.
Hochpass 1. Ordnung
Die Flankensteilheit beträgt 6 dB pro Oktave. Das heißt nichts anderes, als das sich bei einer Halbierung der Frequenz die Spannung am Lautsprecher um 6 dB verringert. Die Kapazität des Kondensators (in Farad) ist abhängig von der Grenzfrequenz F sowie der Impedanz des Lautsprechers Z:
Hochpass 2. Ordnung
Hier wird dem Lautsprecher noch eine Spule parallel geschaltet. Der Filter besteht also aus zwei Bauteilen. Dadurch wird eine Flankensteilheit von 12 dB pro Oktave erreicht. Der Filter grenzt damit steiler ab.
Hochpass 2. Ordnung
Die Werte für die Spule (in Henry) und den Kondensator (in Farad) berechnen sich wie folgt, wobei F die Grenzfrequenz und Z die Impedanz des Lautsprechers ist:
Hochpass 3. Ordnung
Hier werden insgesamt drei Bauteile benötigt. Die Flankensteilheit erhöht sich damit auf 18 dB pro Oktave. Diese Filter sind aber schon recht aufwendig.
Hochpass 3. Ordnung
Die Werte für die Spule (in Henry) und die Kondensatoren (in Farad) berechnen sich wie folgt, wobei F die Grenzfrequenz und Z die Impedanz des Lautsprechers ist:
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