Listrik dan elektronika

Kalkulator Waktu dan Filter RC

Hitung konstanta waktu RC, pengisian dan pengosongan kapasitor, serta respons filter pasif lolos rendah atau lolos tinggi.

Nilai masukan

Hasil Anda

Konstanta waktu · τ: —

Frekuensi batas: —

Tegangan kapasitor: —

Fraksi tegangan: —

Waktu mencapai target	—
Penguatan tegangan · dB	—

Kurva respons

Rumusτ = R × C

Pelajari pengisian, pengosongan, dan filter RC orde pertama

Gunakan satu resistor dan kapasitor untuk mengestimasikan konstanta waktu, tegangan kapasitor terhadap waktu, atau respons frekuensi filter ideal. Pengisian dimulai dari kapasitor yang belum bermuatan; pengosongan dimulai dari tegangan awal yang Anda masukkan. Mode filter mewakili jaringan RC orde pertama tanpa beban. Perhitungan tidak memperhitungkan toleransi komponen, kebocoran, serta impedansi tambahan dari sumber atau beban.

Langkah demi langkah

Pilih mode pengisian, pengosongan, lolos rendah, atau lolos tinggi. Masukkan resistansi dan kapasitansi sambil memeriksa satuannya: kolom menggunakan kΩ dan nF secara default.
Untuk pewaktuan, masukkan tegangan suplai atau tegangan awal, waktu yang berlalu dalam ms, dan persentase target. Untuk filter, masukkan frekuensi sinyal positif dalam Hz dan bandingkan dengan frekuensi batas yang ditampilkan.
Baca hasil yang sesuai dan grafik respons. Pewaktuan menampilkan tegangan kapasitor dan waktu menuju target; filter menampilkan penguatan tegangan, desibel, dan fase. Grafik menggunakan sumbu ternormalisasi, jadi hubungkan posisinya dengan konstanta waktu atau frekuensi batas yang ditampilkan.

Pengaturan dan batas

Konstanta waktu dan frekuensi batas: Konstanta waktu yang digunakan bersama adalah τ = R × C dan frekuensi batas adalah fc = 1 / (2πRC). Menaikkan salah satu komponen memperbesar konstanta waktu dan menurunkan frekuensi batas. Besaran ini tetap tersedia saat Anda beralih antara mode pewaktuan dan filter.
Persentase target: Target harus berada tepat di antara 0% dan 100%, tanpa mencakup kedua batas tersebut. Dalam mode pengisian, target merupakan fraksi tegangan suplai akhir; dalam mode pengosongan, target merupakan fraksi tegangan awal yang tersisa. Kurva eksponensial ideal mendekati nilai akhirnya tanpa mencapainya dalam waktu yang berhingga.
Penguatan dan fase: Penguatan filter adalah rasio tegangan keluaran terhadap masukan, bukan rasio daya. Keluaran lolos rendah diambil pada kapasitor; keluaran lolos tinggi diambil pada resistor. Hasil fase menggambarkan keluaran sinusoidal relatif terhadap masukan pada jaringan ideal yang dipilih.

Contoh pengerjaan

Pilih pengisian dengan R = 10 kΩ, C = 100 nF, suplai 5 V, waktu berlalu 1 ms, dan target 90%. Konstanta waktunya adalah 1 ms dan frekuensi batasnya sekitar 159.155 Hz.

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

Pada 1 ms, tegangan kapasitor sekitar 3.1606 V, atau 63.2121%; untuk mencapai 90% diperlukan sekitar 2.30259 ms. Pengosongan dari 5 V menghasilkan sekitar 1.8394 V pada waktu berlalu yang sama. Dalam mode lolos rendah pada frekuensi batas yang ditampilkan, penguatan sekitar 0.707107 V/V, dengan −3.0103 dB dan fase −45°.

Pertanyaan dan pemecahan masalah

Mengapa waktu menuju target berubah saat saya beralih ke pengosongan?

Target kini berarti tegangan yang tersisa, bukan tegangan yang dicapai saat pengisian. Target tinggi dicapai lebih awal saat pengosongan dan lebih lambat saat pengisian. Pilih persentase tegangan tersisa yang sesuai dengan ambang yang Anda inginkan.

Bisakah hasil ini digunakan sebagai respons filter berbeban?

Model mengasumsikan bahwa keluaran tidak menarik arus dan sumber masukan tidak menambahkan resistansi. Beban atau resistansi sumber yang signifikan akan mengubah rangkaian. Sertakan pengaruh tersebut dalam model rangkaian yang sesuai, alih-alih menganggap hasil ini sebagai respons berbeban.

Mengapa hasil pewaktuan atau filter kosong?

Resistansi dan kapasitansi harus positif. Pewaktuan memerlukan tegangan dan waktu berlalu nonnegatif, dengan target di dalam rentang yang diperbolehkan; frekuensi filter harus positif. Perbaiki masukan yang ditandai dan pastikan satuan yang dimasukkan sesuai dengan kolomnya.