RC 濾波器計算機

輸入電阻與電容,即可得到一階 RC 濾波器的截止頻率 f_c 與時間常數 τ。也可以求出達到目標截止頻率所需的 C 或 R。

要計算的項目
截止頻率 f_c —
詳細資訊
截止頻率 f_c—
時間常數 τ(= R × C)—
電容 C—
電阻 R—

此計算假設為理想的一階 RC 電路,信號源電阻為 0,且輸出端未連接任何東西(無負載)。在實際電路中,濾波器前後設備的電阻(阻抗)會改變截止頻率。

複製的值是上方大數值的數字,以基本單位表示(Hz、F 或 Ω)。

公式

截止頻率與時間常數的公式,對低通與高通濾波器是相同的。 差別在於輸出取自何處。

電路 輸出取自 功能
低通 電容兩端 衰減高頻,讓低頻通過
高通 電阻兩端 衰減低頻,讓高頻通過

這些公式與輸出位置,在製作日文版時已對照說明性參考資料(維基百科「RC circuit」、「Low-pass filter」與「High-pass filter」)確認。

什麼是截止頻率?

截止頻率是濾波器將信號功率降低到一半的頻率。在此頻率,電壓增益為 1/√2(約 0.7),也就是 −3 dB。對一階濾波器而言,遠離截止頻率處,頻率每變化十倍(一個十倍頻程),位準約變化 20 dB,這是由 n 階濾波器的斜率為每十倍頻程 20n dB 推得。

假設與限制(請務必閱讀)

圓周率與「四捨五入」值

截止頻率,以及反向計算得到的 C 與 R,是使用圓周率的近似值(小數 60 位)計算的,因此屬於四捨五入值。時間常數 τ = R × C 不使用圓周率,是精確值。

範例

輸入 結果
R = 1 kΩ, C = 1 µF 時間常數 1 ms,截止頻率約 159.15 Hz
R = 10 kΩ, C = 100 nF 時間常數 1 ms,截止頻率約 159.15 Hz
目標 1 kHz,R = 10 kΩ C = 約 15.92 nF

允許的範圍

R 必須大於 0 且不超過 10¹² Ω,C 必須大於 0 且不超過 10 F,目標截止頻率必須大於 0 且不超過 10¹² Hz(在單位換算後檢查)。

用電安全

這是針對低電壓信號電路的計算。市電(牆上插座)、高電壓與大電流不在範圍內,可能造成觸電、發熱與火災。結果不保證實際電路的安全或運作。

不涵蓋的內容

不涵蓋 RL、RLC 與二階以上濾波器、主動式濾波器、增益與相位、取整到標準值(E 系列)、元件公差,以及頻率響應圖。若要查詢電壓、電流與電阻,請參閱歐姆定律計算機。若要在週期與頻率之間換算,請參閱頻率 ⇄ 週期換算器。若要在比值與 dB 之間換算,請參閱分貝計算機。

常見問題

低通與高通濾波器需要不同的計算嗎?

不需要。截止頻率與時間常數的公式相同。從電容兩端取輸出是低通濾波器,從電阻兩端取輸出是高通濾波器。

在截止頻率時,信號會完全消失嗎?

不會。截止頻率是功率降到一半(−3 dB)的點,而不是信號消失的頻率。

計算值與我的實際電路不同。

此計算是針對無負載的理想電路。濾波器前後設備的電阻與元件的公差,都會改變結果。