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Funktion und Berechnung eines aktiven Phasenschiebers(Allpass)

Aktiver Phasenschieber, Allpass

Slider(R1):

Poti R1:

R1 max:

C1:

Xc von C1:

Frequenz:

Bei diesem aktiven Phasenschieber ist der Amplitudenfrequenzgang nicht von der Frequenz abhängig. Der Verstärkungs- faktor für alle Frequenzen ist 1. Daher gilt für diese Schaltung auch die Bezeichnung "Allpass". Die Bedingung ist allerdings, dass die Widerstände R2 und R3 identisch sind, z. B. R2=R3=10 kOhm. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Eingangs- und das Ausgangssignal den gleichen Massebezug haben.

Bitte beachten Sie folgende Besonderheit:
Die treibende Quelle, die diesen Phasenschieber über AC-In ansteuert, muss die kapazitive Last von C1 dann treiben, wenn das Poti R1 nur einen sehr geringen Widerstand hat. Dies ist dann der Fall, wenn die Phasenverschiebung sehr klein (0°) sein soll.

Für den in Bild 1 gezeigten Phasenschieber lässt sich allgemein sagen:
Ist R1 < Xc, dann geht der Verschiebewinkel in Richtung 0° (R1 geht gegen 0 Ohm),
ist R1 = Xc, dann ist der Verschiebewinkel 90°,
ist R1 > Xc, dann geht der Verschiebewinkel in Richtung 180° (R1 geht gegen Maximun).
Der Wert von ~ 180° wird nur dann erreicht, wenn R1 >> Xc ist.
Nachdem der Slider für das Poti R1 den Focus hat, kann dessen Position mit den Pfeiltasten Links/Rechts verändert werden.

Im Phasenschieber nach Bild 2 sind das Poti R1 und der Kondensator C1 gegenüber dem Phasenschieber in Bild 1 vertauscht.

Phasenschieber mit CR-GliedDadurch ergibt sich bei Veränderungen des Potiwertes ein anderes Verhalten:
Während beim Phasenschieber nach Bild 1 das Ausgangssignal gegenüber dem Eingangssignal nacheilt, ist das Ausgangssignal nach
Bild 2 gegenüber dem Eingangssignal voreilend.
Allgemein gilt hier:
Ist R1 < Xc, dann geht der Verschiebewinkel in Richtung 180°,
ist R1 = Xc, dann ist der Verschiebewinkel 90°,
ist R1 > Xc, dann geht der Verschiebewinkel in Richtung 0°.
Der Wert von ~ 0° wird nur dann erreicht, wenn R1 >> Xc ist.

Eine weitere Variante eines Phasenschiebers ist in Bild 3 zu sehen:

Phasenschieber mit NPN-Transistor, Allpass Im Schaltbild erkennt man zwei Funktionsblöcke:
Zum einen den mit T1 aufgebauten Phasensplitter oder Phasenspiegel wie
er hier beschrieben ist, und zum
anderen den Phasenschieberzweig aus Poti R1 und Kondensator C2.

Am Kollektor vom T1 liegt AC-In um 180° invertiert an, am Emitter ist das Signal mit AC-In in Phase, also um 0° verschoben.

Über C2 und R1 findet nicht nur die Phasenverschiebung statt, sondern es besteht auch eine Gegenkopplung vom Kollektor zum Emitter. Bei kleineren Frequenzen bis wenige 100 Hz, also dann, wenn C2 in den µF-Bereich und R1 in den Ohm-Bereich gehen, wird diese Gegenkopplung zu stark werden. Das Ausgangssignal ist dann sehr stark verformt und in den meisten Fällen unbrauchbar.
Deshalb hat dieser Phasenschieber einen nach unten eingeschränkten Frequenzbereich.
Die Werte von C1 und C3 werden durch die untere Signalfrequenz bestimmt. Um die Belastung am Ausgang sehr klein zu halten, sollte eine hochohmige Auskoppelstufe eingesetzt werden.

Die hier gezeigten Varianten eines Phasenschiebers zeichnen sich dadurch aus, dass die Amplitude immer konstant ist, unabhängig von dimmensionierten Frequenzbereich. Aus diesem Grunde nennt man diese Phasenschieber auch Allpass.