Elektro og elektronikk
RC-tids- og filterkalkulator
Beregn RC-tidskonstant, lading og utlading av kondensatorer og responsen til passive lavpass- og høypassfiltre.
Dine verdier
Dine resultater
- Tidskonstant · τ
- —
- Grensefrekvens
- —
- Kondensatorspenning
- —
- Spenningsandel
- —
- Spenningsforsterkning
- —
- Faseforskyvning
- —
| Tid til målet | — |
|---|---|
| Spenningsforsterkning · dB | — |
τ = R × CUtforsk RC-opplading, utlading og førsteordensfiltre
Bruk én motstand og kondensator til å beregne en tidskonstant, kondensatorspenning over tid eller frekvensresponsen til et ideelt filter. Opplading starter med en uladet kondensator; utlading starter fra startspenningen du angir. Filtermodusene representerer et ubelastet RC-nettverk av første orden. Beregningen utelater komponenttoleranse, lekkasje og ytterligere kilde- eller belastningsimpedans.
Trinn for trinn
- Velg opplading, utlading, lavpass- eller høypassmodus. Angi motstand og kapasitans, og kontroller enhetene: feltene har kΩ og nF som standard.
- For tidsberegning angir du forsynings- eller startspenning, medgått tid i ms og en målprosent. For filtrering angir du en positiv signalfrekvens i Hz og sammenligner den med den viste grensefrekvensen.
- Les de tilhørende resultatene og responskurven. Tidsberegningen viser kondensatorspenning og tid til målet; filtreringen viser spenningsforsterkning, desibel og fase. Kurven bruker normaliserte akser, så knytt posisjonen til den viste tidskonstanten eller grensefrekvensen.
Innstillinger og begrensninger
- Tidskonstant og grensefrekvens
- Den felles tidskonstanten er τ = R × C og grensefrekvensen er fc = 1 / (2πRC). En økning av en av komponentverdiene øker tidskonstanten og senker grensefrekvensen. Disse størrelsene er fortsatt tilgjengelige når du bytter mellom tids- og filtermodus.
- Målprosent
- Målet må ligge strengt mellom 0% og 100%. I oppladingsmodus er det andelen av den endelige forsyningsspenningen; i utladingsmodus er det andelen av startspenningen som gjenstår. Den ideelle eksponentialkurven nærmer seg sluttverdien uten å nå den på endelig tid.
- Forsterkning og fase
- Filterforsterkning er et forhold mellom utgangs- og inngangsspenning, ikke et effektforhold. Lavpassutgangen tas over kondensatoren; høypassutgangen tas over motstanden. Faseresultatet beskriver den sinusformede utgangen i forhold til inngangen i det valgte ideelle nettverket.
Gjennomgått eksempel
Velg opplading med R = 10 kΩ, C = 100 nF, en forsyning på 5 V, medgått tid 1 ms og et mål på 90%. Tidskonstanten er 1 ms og grensefrekvensen er omtrent 159.155 Hz.
| R | C | τ | fc | Vc (1 ms) | t (90%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 kΩ | 100 nF | 1 ms | 159.155 Hz | 3.1606 V | 2.30259 ms |
Etter 1 ms er kondensatorspenningen omtrent 3.1606 V, eller 63.2121%; å nå 90% tar omtrent 2.30259 ms. Utlading fra 5 V gir omtrent 1.8394 V etter samme tid. I lavpassmodus ved den viste grensefrekvensen er forsterkningen omtrent 0.707107 V/V, med −3.0103 dB og −45° fase.
Spørsmål og feilsøking
Hvorfor endres tiden til målet når jeg bytter til utlading?
Målet betyr nå gjenværende spenning, i stedet for spenning nådd under opplading. Et høyt mål nås tidlig ved utlading og sent ved opplading. Velg prosenten for gjenværende spenning som svarer til den ønskede terskelen.
Kan jeg bruke dette som responsen til et belastet filter?
Modellen forutsetter at utgangen ikke trekker strøm, og at inngangskilden ikke tilfører motstand. En betydelig belastnings- eller kildemotstand endrer kretsen. Ta med disse virkningene i en egnet kretsmodell i stedet for å behandle dette resultatet som responsen under belastning.
Hvorfor er tids- eller filterresultatene tomme?
Motstand og kapasitans må være positive. Tidsberegning krever ikke-negativ spenning og medgått tid, med et mål innenfor tillatt område; filterfrekvensen må være positiv. Korriger det markerte feltet og kontroller at den angitte enheten passer til feltet.