Calculadora de filtro RC passa-baixas e passa-altas

Informe um resistor e um capacitor para obter a frequência de corte f_c e a constante de tempo τ de um filtro RC de primeira ordem. Você também pode encontrar o C ou o R necessário para uma frequência de corte-alvo.

O que calcular
Frequência de corte f_c —
Detalhes
Frequência de corte f_c—
Constante de tempo τ (= R × C)—
Capacitor C—
Resistor R—

Este cálculo pressupõe um circuito RC ideal de primeira ordem, com resistência de fonte 0 e nada ligado à saída (sem carga). Em um circuito real, a resistência (impedância) dos equipamentos antes e depois do filtro muda a frequência de corte.

O valor copiado é o número do valor grande acima, na unidade-base (Hz, F ou Ω).

Fórmulas

As fórmulas da frequência de corte e da constante de tempo são as mesmas para um filtro passa-baixas e um passa-altas. A diferença está em onde a saída é tomada.

Circuito Saída tomada em O que faz
Passa-baixas O capacitor Reduz as altas frequências e deixa passar as baixas
Passa-altas O resistor Reduz as baixas frequências e deixa passar as altas

Estas fórmulas e a posição da saída foram conferidas com referências explicativas (Wikipedia, "RC circuit", "Low-pass filter" e "High-pass filter") quando a versão em japonês foi feita.

O que é a frequência de corte?

A frequência de corte é a frequência em que o filtro reduz o sinal à metade da sua potência. Ali, o ganho de tensão é 1/√2 (cerca de 0,7) ou −3 dB. Para um filtro de primeira ordem, bem longe do corte, o nível muda cerca de 20 dB para cada mudança de dez vezes na frequência (uma década), o que decorre de um filtro de ordem n ter uma inclinação de 20n dB por década.

Premissas e limites (leia por favor)

Pi e valores "arredondados"

A frequência de corte, e o C e o R achados no caminho inverso, são calculados com uma aproximação de pi (60 casas decimais), então são valores arredondados. A constante de tempo τ = R × C não usa pi e é exata.

Exemplos

Entrada Resultado
R = 1 kΩ, C = 1 µF Constante de tempo de 1 ms, frequência de corte de cerca de 159,15 Hz
R = 10 kΩ, C = 100 nF Constante de tempo de 1 ms, frequência de corte de cerca de 159,15 Hz
Alvo de 1 kHz, R = 10 kΩ C = cerca de 15,92 nF

Faixas permitidas

R deve ser maior que 0 e no máximo 10¹² Ω, C maior que 0 e no máximo 10 F, e a frequência de corte-alvo maior que 0 e no máximo 10¹² Hz (conferido depois que a unidade é convertida).

Segurança elétrica

Este é um cálculo para circuitos de sinal de baixa tensão. Rede elétrica (tomadas), alta tensão e correntes grandes não são abordadas e podem causar choque elétrico, calor e incêndio. O resultado não garante a segurança nem o funcionamento de um circuito real.

O que não está coberto

Filtros RL, RLC e de segunda ordem ou superior, filtros ativos, ganho e fase, o arredondamento para valores padrão (série E), as tolerâncias das peças e gráficos de resposta em frequência não são abordados. Para tensão, corrente e resistência, veja a Calculadora da lei de Ohm. Para converter entre período e frequência, veja o Conversor de frequência e período. Para converter entre uma razão e dB, veja a Calculadora de decibéis.

Perguntas frequentes

Preciso de um cálculo diferente para um filtro passa-baixas e um passa-altas?

Não. As fórmulas da frequência de corte e da constante de tempo são as mesmas. Tomar a saída no capacitor dá um filtro passa-baixas, e tomá-la no resistor dá um filtro passa-altas.

O sinal desaparece por completo na frequência de corte?

Não. A frequência de corte é o ponto em que a potência cai à metade (−3 dB). Não é a frequência em que o sinal some.

O valor calculado difere do meu circuito real.

O cálculo é para um circuito ideal sem carga. A resistência dos equipamentos antes e depois do filtro e a tolerância das peças mudam o resultado.