Flankensteilheit
DieFlankensteilheit ist in derElektronik undMesstechnik entweder
- die Steilheit der Bereichsenden vonFiltern wieTiefensperre (Hochpass),Höhensperre (Tiefpass),Bandsperre oderBandpass, ausgedrückt inDezibel proOktave (dB/Okt) (Flankensteilheit imFrequenzbereich)
oder
- die Steilheit (Spannungsanstiegsgeschwindigkeit) derSignalflanken einesRechteck- oder Schaltsignales, angegeben beispielsweise inVolt proMikrosekunde (V/µs) (Flankensteilheit imZeitbereich).
Flankensteilheit von Filtern
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]DerFrequenzgang eines Filters – gleich welcher Bauart – wird durch denDurchlassbereich und den Sperrbereich bestimmt. Wie aus der Bezeichnung hervorgeht, sollen alle Frequenzen innerhalb des Durchlassbereichs möglichst ungedämpft übertragen werden. DieDämpfung innerhalb des Sperrbereichs kann jedoch nicht plötzlich mit derGrenzfrequenz erfolgen, für die der Filter berechnet ist, sondern setzt erst allmählich ein. Auf diese Weise entsteht eine Durchlasskurve, die im Durchlassbereich möglichst geradlinig ist und zum Sperrbereich hin mehr oder weniger steil abfällt. Weit verbreitet sind Filter mit 6 dB/Okt., 12 dB/Okt., 18 dB/Okt. und 24 dB/Okt.
Besonders gerade Durchlassbereiche und steile Filterflanken lassen sich mitQuarz- und Oberflächenwellenfiltern (AOW-Filtern) erreichen.
Bei typischenPräsenz- undAbsenzfiltern mit Parallel- oder Serien-Resonanzkreisen gilt nicht die Flankensteilheit, sondern allein dieFiltergüte.
Die Flankensteilheit in dB/Okt. ist jedochnicht allein in den Gütefaktor Q oder dieBandbreite B umzurechnen, weil es beim Anheben oder Absenken (Gain) derCenter-Frequenz keinen konstanten dB/Okt.-Wert geben kann; siehe Weblink unten.
Flankensteilheit von Rechteck- und Schaltsignalen
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]Die Flankensteilheit von Signalen kann aufgrund der endlichenGrenzfrequenz der Schaltelemente und Übertragungsglieder nicht unendlich hoch sein. Sie kann sich auch aufgrund vonDispersion entlang langer Leitungen (Lichtleitkabel, isolierte Kupferkabel) oder durchTiefpässe verringern.
In vielen Fällen soll sie jedoch besonders hoch sein oder bleiben, etwa umSchaltverluste zu verringern und den unzulässigen („verbotenen“) Bereich von Digitalschaltungen möglichst schnell zu überstreichen oder eine maximale Datenrate zu gewährleisten; sieheAnstiegs- und Abfallzeit.
Viele elektronische Schaltungen, wie beispielsweiseFlipflops, funktionieren nur mit ausreichender Flankensteilheit der Steuerimpulse ordnungsgemäß. Diese lässt sich durchSchmitt-Trigger erhöhen.
Besonders hohe Flankensteilheiten führen jedoch auch zu besonders hohen Störaussendungen, da dann imFrequenzspektrum eines Signalsprunges besonders hohe Frequenzen auftreten, die stärker induktiv oder kapazitiv „koppeln“, d. h. sich von einer Signalleitung auf eine andere übertragen können.
Daher muss oft ein Kompromiss zwischen geringen Schaltverlusten und geringen Störaussendungen getroffen werden, etwa bei der Ansteuerung von Schalttransistoren inSchaltnetzteilen.
Literatur
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]- Michael Dickreiter, Volker Dittel, Wolfgang Hoeg, Martin Wöhr (Hrsg.), "Handbuch der Tonstudiotechnik", 8., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2 Bände, Verlag: Walter de Gruyter, Berlin/Boston, 2014,ISBN 978-3-11-028978-7 oder e-ISBN 978-3-11-031650-6
Weblinks
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]- Die Flankensteilheit hat keine Beziehung zum Gütefaktor (Q-Faktor) eines Filters (PDF-Datei; 108 kB)