Elettricità ed elettronica

Calcolatore di temporizzazione e filtri RC

Calcola costanti di tempo RC, carica e scarica dei condensatori e risposta dei filtri passivi passa-basso o passa-alto.

I tuoi dati

I tuoi risultati

Costante di tempo · τ: —

Frequenza di taglio: —

Tensione del condensatore: —

Frazione di tensione: —

Tempo per raggiungere l’obiettivo	—
Guadagno di tensione · dB	—

Curva di risposta

Formulaτ = R × C

Esplora carica e scarica RC e filtri del primo ordine

Usa un resistore e un condensatore per stimare una costante di tempo, la tensione di un condensatore nel tempo o la risposta in frequenza di un filtro ideale. La carica parte da un condensatore scarico; la scarica parte dalla tensione iniziale inserita. Le modalità filtro rappresentano una rete RC del primo ordine senza carico. Il calcolo esclude tolleranza dei componenti, dispersioni e impedenza aggiuntiva della sorgente o del carico.

Passo dopo passo

Scegli la modalità carica, scarica, passa-basso o passa-alto. Inserisci resistenza e capacità, controllando le unità: i campi usano kΩ e nF come valori predefiniti.
Per la temporizzazione, inserisci la tensione di alimentazione o iniziale, il tempo trascorso in ms e una percentuale obiettivo. Per il filtraggio, inserisci la frequenza positiva del segnale in Hz e confrontala con la frequenza di taglio visualizzata.
Leggi i risultati corrispondenti e il grafico di risposta. La temporizzazione mostra la tensione del condensatore e il tempo per raggiungere l'obiettivo; il filtraggio mostra guadagno di tensione, decibel e fase. Il grafico usa assi normalizzati, quindi metti in relazione la sua posizione con la costante di tempo o la frequenza di taglio visualizzata.

Impostazioni e limiti

Costante di tempo e frequenza di taglio: La costante di tempo condivisa è τ = R × C e la frequenza di taglio è fc = 1 / (2πRC). Aumentare uno dei componenti aumenta la costante di tempo e abbassa la frequenza di taglio. Queste grandezze restano disponibili quando passi tra le modalità di temporizzazione e filtro.
Percentuale obiettivo: L'obiettivo deve essere strettamente compreso tra 0% e 100%. In modalità carica è la frazione della tensione finale di alimentazione; in modalità scarica è la frazione della tensione iniziale ancora presente. L'esponenziale ideale si avvicina al valore finale senza raggiungerlo in un tempo finito.
Guadagno e fase: Il guadagno del filtro è un rapporto tra tensione di uscita e tensione di ingresso, non un rapporto di potenza. L'uscita passa-basso è prelevata ai capi del condensatore; l'uscita passa-alto è prelevata ai capi del resistore. Il risultato della fase descrive l'uscita sinusoidale rispetto all'ingresso nella rete ideale selezionata.

Esempio pratico

Scegli carica con R = 10 kΩ, C = 100 nF, alimentazione di 5 V, tempo trascorso di 1 ms e obiettivo del 90%. La costante di tempo è 1 ms e la frequenza di taglio è circa 159.155 Hz.

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

A 1 ms, la tensione del condensatore è circa 3.1606 V, ossia 63.2121%; per raggiungere il 90% servono circa 2.30259 ms. Scaricando da 5 V si ottengono circa 1.8394 V dopo lo stesso tempo. In modalità passa-basso, alla frequenza di taglio visualizzata, il guadagno è circa 0.707107 V/V, con −3.0103 dB e fase di −45°.

Domande e risoluzione dei problemi

Perché il tempo per raggiungere l'obiettivo cambia quando passo alla scarica?

L'obiettivo ora indica la tensione ancora presente, anziché la tensione raggiunta durante la carica. Un obiettivo alto viene raggiunto presto nella scarica e più tardi nella carica. Scegli la percentuale di tensione residua che corrisponde alla soglia desiderata.

Posso usarlo come risposta di un filtro con carico?

Il modello presuppone che l'uscita non assorba corrente e che la sorgente di ingresso non aggiunga resistenza. Un carico significativo o una resistenza della sorgente modificano il circuito. Includi questi effetti in un modello circuitale adatto, anziché considerare questo risultato come la risposta con carico.

Perché i risultati di temporizzazione o filtro sono vuoti?

Resistenza e capacità devono essere positive. La temporizzazione richiede tensione e tempo trascorso non negativi, con un obiettivo nell'intervallo consentito; la frequenza del filtro deve essere positiva. Correggi il dato evidenziato e assicurati che l'unità inserita corrisponda al campo.