Superkapazität

Schaltung zur Realisierung einer Superkapazität D. Rechts das Schaltsymbol

Eine Superkapazität ist eine elementare elektronische Schaltung, welche eine Form von Impedanzkonverter darstellt. Die Anwendung liegt im Bereich von analogen Tiefpassfiltern. Die Schaltung wurde 1969 von L.T. Bruton im Rahmen der Bruton-Transformation (FDNR-Technik) vorgestellt. Bei dieser Transformation werden frequenzunabhängige ohmsche Widerstände zu linear frequenzabhängigen Kondensatoren und Kondensatoren zu Superkapazitäten, deren rein reelle Impedanz quadratisch von der Frequenz abhängt.

Die Schaltung besteht aus zwei Operationsverstärkern, zwei Kondensatoren und drei ohmschen Widerständen die den konkreten Wert der Superkapazität bestimmen. Zur vereinfachten Darstellung wird in Schaltplänen meist ein spezielles Symbol mit der Bezeichnung D verwendet, wie in nebenstehender Abbildung dargestellt.

Der Wert der reellen Impedanz an den Anschlüssen 1 und 2 einer Superkapazität ist:

$Z_{D}={\frac {-1}{\omega ^{2}\cdot D}}$

mit den Wert und Dimension für D, welcher durch die passiven Bauelemente der Schaltung festgelegt wird zu:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle D = R_1 \cdot C_1 \cdot C_2}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \left[ D \right] = \frac{As^2}{V} }

Die beiden Widerstände mit der Bezeichnung R besitzen keinen Einfluss auf den Wert von D, sie müssen allerdings gleiche Werte aufweisen. In praktischen Filterschaltung werden meist alle drei Widerstände mit gleichem Wert gewählt.

Literatur

• Lutz v. Wangenheim: Aktive Filter und Oszillatoren. 1. Auflage. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-71737-9. 

Weblinks

• G. Krucker: Aktive Filter basierend auf LC-Strukturen (PDF; 162KiB) 23. März 2003. Abgerufen am 18. Februar 2011.