Grenzfrequenzen

Grenzfrequenzen bezeichnet man in der Elektrotechnik allgemein als Frequenzen, an denen die Übertragungscharakteristik eines Systems das Passband verlässt oder sich die Amplitude signifikant verringert. In der Praxis wird oft der sogenannte -3-dB-Punkt verwendet: Die Frequenz, bei der der Betrag der Transferfunktion auf etwa 0,707 des maximalen Passbandwertes absinkt. Dieser Punkt dient als definierender Rand des Passbands und damit als Grenzfrequenz.

Bei Filtern unterscheidet man Tiefpass-, Hochpass-, Bandpass- und Bandsperrfilter. Für Tiefpass ist f_G der obere Rand des Passbands, für Hochpass der untere Rand. Bei Bandfiltern liegen zwei Grenzfrequenzen vor: f_L und f_H, deren Differenz die Bandbreite ergibt. Die Grenzfrequenzen hängen von Filterordnung, Struktur und Bauteiltoleranzen ab und werden oft aus dem Frequenzgang abgelesen oder durch Simulation ermittelt.

In Verstärkern beschreibt der Begriff Grenzfrequenz ähnliche Punkte: Die Frequenzen, bei denen die Verstärkung gegenüber dem Niederfrequenzwert auf 1/√2 fällt. Höhere Grenzfrequenzen können durch parasitäre Kapazitäten, Transistorschaltung oder Anlagebedingungen begrenzt sein. Im digitalen Bereich entspricht das Konzept dem Frequenzbereich, in dem ein System eine akzeptable Amplituden- oder Phasencharakteristik beibehält.

In der Praxis dienen Grenzfrequenzen der Spezifikation, dem Vergleich verschiedener Bauteile und der Dimensionierung von Filtern und Verstärkern. Sie werden häufig in Bode-Diagrammen oder Spektren dargestellt.