RC-filterkalkulator
Skriv inn en motstand og en kondensator for å få knekkfrekvensen f_c og tidskonstanten τ til et førsteordens RC-filter. Du kan også finne C eller R som trengs for en målsatt knekkfrekvens.
Formler
- Tidskonstant τ = R × C (R i Ω, C i F, τ i sekunder)
- Knekkfrekvens f_c = 1 ÷ (2π R C) = 1 ÷ (2π τ) (i Hz)
- Baklengs: C = 1 ÷ (2π f_c R) og R = 1 ÷ (2π f_c C)
Formlene for knekkfrekvensen og tidskonstanten er de samme for et lavpass- og et høypassfilter. Forskjellen er hvor utgangen tas fra.
| Krets | Utgang tatt over | Hva det gjør |
|---|---|---|
| Lavpass | Kondensatoren | Demper høye frekvenser og slipper gjennom lave |
| Høypass | Motstanden | Demper lave frekvenser og slipper gjennom høye |
Disse formlene og plasseringen av utgangen ble kontrollert mot forklarende referanser (Wikipedia, «RC circuit», «Low-pass filter» og «High-pass filter») da den japanske versjonen ble laget.
Hva er knekkfrekvensen?
Knekkfrekvensen er frekvensen der filteret reduserer signalet til halv effekt. Der er spenningsforsterkningen 1/√2 (omtrent 0,7) eller −3 dB. For et førsteordens filter, godt unna knekkfrekvensen, endres nivået med omtrent 20 dB for hver tidobling av frekvensen (én dekade), noe som følger av at et n-te ordens filter har en helning på 20n dB per dekade.
Forutsetninger og begrensninger (vennligst les)
- Denne beregningen forutsetter en ideell førsteordens RC-krets uten last: kildemotstanden er 0 og ingenting er koblet til utgangen. Dette er en vanlig antakelse. Referansene som ble lest, oppgir den ikke uttrykkelig; de sier bare at impedanstilpasning og lasten må tas i betraktning når et filter kobles til.
- I en virkelig krets gjør kildemotstanden og inngangsmotstanden til utstyret som er koblet til (lasten), at knekkfrekvensen avviker fra den beregnede verdien.
- Toleranser for motstander og kondensatorer, temperatur, frekvensoppførsel og valg av standardverdier (E-serien) dekkes ikke.
Pi og «avrundede» verdier
Knekkfrekvensen, og C og R som finnes baklengs, beregnes med en tilnærming av pi (60 desimaler), så de er avrundede verdier. Tidskonstanten τ = R × C bruker ikke pi og er eksakt.
Eksempler
| Inndata | Resultat |
|---|---|
| R = 1 kΩ, C = 1 µF | Tidskonstant 1 ms, knekkfrekvens omtrent 159,15 Hz |
| R = 10 kΩ, C = 100 nF | Tidskonstant 1 ms, knekkfrekvens omtrent 159,15 Hz |
| Mål 1 kHz, R = 10 kΩ | C = omtrent 15,92 nF |
Tillatte områder
R må være større enn 0 og høyst 10¹² Ω, C større enn 0 og høyst 10 F, og den målsatte knekkfrekvensen større enn 0 og høyst 10¹² Hz (kontrolleres etter at enheten er omregnet).
Elektrisk sikkerhet
Dette er en beregning for lavspente signalkretser. Nettspenning (stikkontakter), høy spenning og store strømmer dekkes ikke, og de kan forårsake elektrisk støt, varme og brann. Resultatet garanterer ikke sikkerheten eller driften til en virkelig krets.
Hva som ikke dekkes
RL-, RLC- og filter av andre orden eller høyere, aktive filtre, forsterkning og fase, avrunding til standardverdier (E-serien), komponenttoleranser og frekvensresponsdiagrammer dekkes ikke. For spenning, strøm og motstand, se Ohms lov-kalkulatoren. For å regne mellom periode og frekvens, se omregneren for frekvens ⇄ periode. For å regne mellom et forhold og dB, se desibelkalkulatoren.
Vanlige spørsmål
Trenger jeg en annen beregning for et lavpass- og et høypassfilter?
Nei. Formlene for knekkfrekvensen og tidskonstanten er de samme. Tar du utgangen over kondensatoren, får du et lavpassfilter, og tar du den over motstanden, får du et høypassfilter.
Forsvinner signalet helt ved knekkfrekvensen?
Nei. Knekkfrekvensen er punktet der effekten faller til det halve (−3 dB). Det er ikke frekvensen der signalet forsvinner.
Den beregnede verdien avviker fra min virkelige krets.
Beregningen er for en ideell krets uten last. Motstanden til utstyret før og etter filteret, og toleransen til komponentene, endrer resultatet.