El og elektronik

RC-tids- og filterberegner

Beregn RC-tidskonstanter, opladning og afladning af kondensatorer samt responsen for passive lavpas- og højpasfiltre.

Dine værdier

Dine resultater

Tidskonstant · τ: —

Grænsefrekvens: —

Kondensatorspænding: —

Spændingsandel: —

Tid til målet	—
Spændingsforstærkning · dB	—

Responskurve

Formelτ = R × C

Undersøg RC-opladning, afladning og filtre af første orden

Brug én modstand og én kondensator til at anslå en tidskonstant, en kondensators spænding over tid eller et ideelt filters frekvensrespons. Opladning starter med en uopladet kondensator; afladning starter ved den indtastede begyndelsesspænding. Filtertilstandene repræsenterer et ubelastet RC-netværk af første orden. Beregningen medregner ikke komponenttolerance, lækstrøm eller yderligere kilde- eller belastningsimpedans.

Trin for trin

Vælg opladning, afladning, lavpas eller højpas. Indtast modstand og kapacitans, og kontrollér enhederne: felternes standardenheder er kΩ og nF.
For tidsberegninger skal du indtaste forsynings- eller begyndelsesspænding, forløbet tid i ms og en målprocent. For filtrering skal du indtaste den positive signalfrekvens i Hz og sammenligne den med den viste grænsefrekvens.
Aflæs de tilhørende resultater og responskurven. Tidsberegninger viser kondensatorspænding og tid til målet; filtrering viser spændingsforstærkning, decibel og fase. Kurven bruger normaliserede akser, så sæt dens position i relation til den viste tidskonstant eller grænsefrekvens.

Indstillinger og begrænsninger

Tidskonstant og grænsefrekvens: Den fælles tidskonstant er τ = R × C, og grænsefrekvensen er fc = 1 / (2πRC). Hvis en af komponentværdierne øges, øges tidskonstanten, og grænsefrekvensen sænkes. Disse størrelser forbliver tilgængelige, når du skifter mellem tids- og filtertilstande.
Målprocent: Målet skal ligge strengt mellem 0% og 100%. I opladningstilstand er det andelen af den endelige forsyningsspænding; i afladningstilstand er det den resterende andel af begyndelsesspændingen. Den ideelle eksponentialkurve nærmer sig sin slutværdi uden at nå den på en endelig tid.
Forstærkning og fase: Filterforstærkningen er forholdet mellem udgangs- og indgangsspænding, ikke et effektforhold. Lavpasudgangen tages over kondensatoren; højpasudgangen tages over modstanden. Faseresultatet beskriver den sinusformede udgang i forhold til indgangen i det valgte ideelle netværk.

Gennemgået eksempel

Vælg opladning med R = 10 kΩ, C = 100 nF, en forsyning på 5 V, en forløbet tid på 1 ms og et mål på 90%. Tidskonstanten er 1 ms, og grænsefrekvensen er cirka 159.155 Hz.

Forventet resultat
R	C	τ	fc	Vc (1 ms)	t (90%)
10 kΩ	100 nF	1 ms	159.155 Hz	3.1606 V	2.30259 ms

Ved 1 ms er kondensatorspændingen cirka 3.1606 V eller 63.2121%; det tager cirka 2.30259 ms at nå 90%. Afladning fra 5 V giver cirka 1.8394 V efter samme tid. I lavpastilstand ved den viste grænsefrekvens er forstærkningen cirka 0.707107 V/V med −3.0103 dB og en fase på −45°.

Spørgsmål og fejlfinding

Hvorfor ændres tiden til målet, når jeg skifter til afladning?

Målet betyder nu resterende spænding i stedet for den spænding, der er nået under opladning. Et højt mål nås tidligt ved afladning og sent ved opladning. Vælg den procentdel af resterende spænding, der svarer til din ønskede tærskel.

Kan jeg bruge dette som responsen for et belastet filter?

Modellen antager, at udgangen ikke trækker strøm, og at indgangskilden ikke tilføjer modstand. En væsentlig belastnings- eller kildemodstand ændrer kredsløbet. Medtag disse virkninger i en passende kredsløbsmodel i stedet for at behandle dette resultat som responsen under belastning.

Hvorfor er tids- eller filterresultaterne tomme?

Modstand og kapacitans skal være positive. Tidsberegninger kræver ikke-negativ spænding og forløbet tid samt et mål inden for det tilladte interval; filterfrekvensen skal være positiv. Ret den fremhævede indtastning, og sørg for, at den indtastede enhed passer til feltet.