Elektrotechniek en elektronica

RC-tijd- en filtercalculator

Bereken RC-tijdconstanten, het laden en ontladen van condensatoren en de respons van passieve laagdoorlaat- of hoogdoorlaatfilters.

Je invoer

Je resultaten

Tijdconstante · τ: —

Kantelfrequentie: —

Condensatorspanning: —

Spanningsdeel: —

Tijd tot het doel	—
Spanningsversterking · dB	—

Responscurve

Formuleτ = R × C

Verken RC-laden, ontladen en eerste-ordefilters

Gebruik één weerstand en condensator om een tijdconstante, de condensatorspanning in de tijd of de frequentierespons van een ideaal filter te berekenen. Laden begint met een ongeladen condensator; ontladen begint bij je ingevoerde beginspanning. Filtermodi stellen een onbelast eerste-orde-RC-netwerk voor. De berekening omvat geen componenttolerantie, lekstromen of extra bron- of belastingsimpedantie.

Stap voor stap

Kies laden, ontladen, laagdoorlaat of hoogdoorlaat. Voer weerstand en capaciteit in en controleer de eenheden: de velden staan standaard op kΩ en nF.
Voer voor timing de voedings- of beginspanning, de verstreken tijd in ms en een doelpercentage in. Voer voor filtering de positieve signaalfrequentie in Hz in en vergelijk die met de weergegeven afsnijfrequentie.
Lees de bijbehorende resultaten en responscurve af. Timing toont de condensatorspanning en de tijd tot het doel; filtering toont spanningsversterking, decibels en fase. De grafiek gebruikt genormaliseerde assen, dus relateer de positie aan de weergegeven tijdconstante of afsnijfrequentie.

Instellingen en beperkingen

Tijdconstante en afsnijfrequentie: De gezamenlijke tijdconstante is τ = R × C en de afsnijfrequentie is fc = 1 / (2πRC). Een grotere waarde van een van de componenten vergroot de tijdconstante en verlaagt de afsnijfrequentie. Deze waarden blijven beschikbaar wanneer je tussen timing- en filtermodi wisselt.
Doelpercentage: Het doel moet strikt tussen 0% en 100% liggen. Bij laden is het een fractie van de uiteindelijke voedingsspanning; bij ontladen is het de resterende fractie van de beginspanning. De ideale exponentiële curve nadert zijn eindwaarde zonder die in een eindige tijd te bereiken.
Versterking en fase: Filterversterking is een verhouding van uitgangs- tot ingangsspanning, geen vermogensverhouding. De laagdoorlaatuitgang wordt over de condensator genomen; de hoogdoorlaatuitgang over de weerstand. Het faseresultaat beschrijft de sinusvormige uitgang ten opzichte van de ingang in het gekozen ideale netwerk.

Uitgewerkt voorbeeld

Kies laden met R = 10 kΩ, C = 100 nF, een voeding van 5 V, 1 ms verstreken tijd en een doel van 90%. De tijdconstante is 1 ms en de afsnijfrequentie ongeveer 159.155 Hz.

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

Bij 1 ms is de condensatorspanning ongeveer 3.1606 V, oftewel 63.2121%; het bereiken van 90% duurt ongeveer 2.30259 ms. Ontladen vanaf 5 V geeft bij dezelfde verstreken tijd ongeveer 1.8394 V. In laagdoorlaatmodus bij de weergegeven afsnijfrequentie is de versterking ongeveer 0.707107 V/V, met −3.0103 dB en een fase van −45°.

Vragen en probleemoplossing

Waarom verandert de doeltijd wanneer ik naar ontladen wissel?

Het doel betekent nu resterende spanning, in plaats van bereikte spanning tijdens het laden. Een hoog doel wordt vroeg bij ontladen en later bij laden bereikt. Kies het percentage resterende spanning dat overeenkomt met je gewenste drempel.

Kan ik dit gebruiken als de respons van een belast filter?

Het model gaat ervan uit dat de uitgang geen stroom trekt en de ingangsbron geen weerstand toevoegt. Een aanzienlijke belastings- of bronweerstand verandert de schakeling. Neem die effecten mee in een geschikt schakelingmodel in plaats van dit resultaat als belaste respons te gebruiken.

Waarom zijn de timing- of filterresultaten leeg?

Weerstand en capaciteit moeten positief zijn. Timing vereist niet-negatieve spanning en verstreken tijd, met een doel binnen het toegestane bereik; de filterfrequentie moet positief zijn. Corrigeer de gemarkeerde invoer en zorg dat de ingevoerde eenheid bij het veld past.