50Ω Lernplattform für Amateurfunk

Lösungsweg: AD203

Frage: Wo liegt die Grenzfrequenz des Audio-Verstärkers, wenn $R_{1}$ = 4,7 \kiloOhm, $C_1$ = 6,8 nF und $C_2$ = 47 nF betragen? Der Verstärker hat eine Grenzfrequenz von 1 MHz und die Impedanz des Eingangs PIN 2 ist mit 1 MOhm sehr hochohmig.

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1) Kurzbeschreibung: Schaltbild „Audioverstärker“ mit einem dreieckigen IC1, Eingang „NF_IN“ über Widerstand R1, Ausgang „NF_OUT“, Versorgung „V_S“ mit Kondensator C2 nach Masse und Kondensator C1 vom Eingangsknoten nach Masse.

2) Detaillierte Beschreibung: Oben links steht „V_S“ an einer Anschlussmarke (kleiner Kreis), die zu einem Knoten mit Punkt führt; von dort geht ein Kondensator „C2“ senkrecht nach unten zum Massesymbol. Der gleiche „V_S“-Knoten verläuft als waagerechte Leitung nach rechts und dann senkrecht nach unten auf die linke obere Seite des dreieckigen Bausteins „IC1“, an dessen Rand die Zahl „6“ steht (Pin 6 ist damit mit „V_S“ verbunden). Links unten befindet sich die Anschlussmarke „NF_IN“, die über einen rechteckigen Widerstand „R1“ zu einem Knoten mit Punkt führt. Dieser Knoten ist mit der linken Seite des Dreiecks an der mit „2“ beschrifteten Stelle verbunden. Vom gleichen Knoten führt ein Kondensator „C1“ senkrecht nach unten zu einem unteren Knoten mit Punkt und weiter zum Massesymbol. Vom Dreieck geht an der mit „3“ beschrifteten Stelle (links unten am IC) eine Leitung nach unten, dann nach rechts und wieder nach oben zu demselben unteren Masseknoten. Das Dreieck zeigt nach rechts und trägt innen die Beschriftung „IC1“. Rechts am Dreieck ist eine Anschlussmarke „NF_OUT“ am Spitzenpunkt; daneben steht die Zahl „5“. In der Nähe der rechten Dreiecksseite stehen außerdem die Zahlen „1“ und „8“ neben einer kurzen senkrechten Linie sowie „7“ weiter unten; dort sind keine Verbindungen gezeichnet. Links unten am Dreieck steht außerdem die Zahl „4“ ohne sichtbare Verbindung. Oben rechts steht der Text „Audioverstärker“. Es sind Verbindungs-/Knotenpunkte als schwarze Punkte eingezeichnet; sämtliche Massebezüge sind durch das übliche Masse-Symbol dargestellt.

Lösung: ca. 5 kHz

Wir nutzen die Formel aus der Formelsammlung:

$$f_g = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C}$$

Aber Vorsicht: Welche Werte müssen hier denn überhaupt berücksichtigt werden?

Schauen wir uns $C_2$ näher an, sehen wir, dass dieser nicht Teil des Tiefpasses ist, sondern nur zur Abblockung von Störungen in der Versorgungsspannung der Schaltung dient. Daher darf $C_2$ hier auch nicht berücksichtigt werden.

Die hohe Grenzfrequenz und sehr hohe Eingangsimpedanz des Audioverstärkers sind zu vernachlässigen und müssen ebenfalls nicht berücksichtigt werden. Als Werte setzen wir daher nur $R_1 = \qty{4,7}{\kilo\ohm}$ und $C_1 = \qty{6,8}{\nano\farad}$ ein.

Mit eingesetzten Werten:

$$\begin{split}f_g &= \frac{1}{2 \pi \cdot 4,7 \cdot \qty{10^3}{\ohm} \cdot 6,8 \cdot \qty{10^{-9}}{\farad}}\\ &\approx \qty{4979}{\hertz}\end{split}$$