Elektro og elektronikk

RC-tids- og filterkalkulator

Rekn ut RC-tidskonstant, lading og utlading av kondensatorar og responsen til passive lågpass- og høgpassfilter.

01

Dine verdiar

Oppgi eit mål strengt mellom 0 % og 100 % av forsynings- eller startspenninga.

Ideell kjelde og ideelle komponentar, utan utgangslast. Lading startar ved 0 V; utlading startar ved oppgitt startspenning.

02

Dine resultat

Tidskonstant · τ
—
Grensefrekvens
—
Kondensatorspenning
—
Spenningsdel
—
Tid til målet—
Responskurve
Formelτ = R × C

Utforsk RC-opplading, utlading og førsteordensfilter

Bruk éin motstand og kondensator til å rekne ut ein tidskonstant, kondensatorspenning over tid eller frekvensresponsen til eit ideelt filter. Opplading startar med ein uladd kondensator; utlading startar frå startspenninga du oppgir. Filtermodusane representerer eit ubelasta RC-nettverk av første orden. Utrekninga utelèt komponenttoleranse, lekkasje og ytterlegare kjelde- eller lastimpedans.

Steg for steg

  1. Vel opplading, utlading, lågpass- eller høgpassmodus. Oppgi motstand og kapasitans, og kontroller einingane: felta har kΩ og nF som standard.
  2. For tidsutrekning oppgir du forsynings- eller startspenning, medgått tid i ms og ein målprosent. For filtrering oppgir du ein positiv signalfrekvens i Hz og samanliknar han med den viste grensefrekvensen.
  3. Les dei tilhøyrande resultata og responskurva. Tidsutrekninga viser kondensatorspenning og tid til målet; filtreringa viser spenningsforsterking, desibel og fase. Kurva brukar normaliserte aksar, så knyt posisjonen til den viste tidskonstanten eller grensefrekvensen.

Innstillingar og avgrensingar

Tidskonstant og grensefrekvens
Den felles tidskonstanten er τ = R × C og grensefrekvensen er fc = 1 / (2πRC). Ein auke i ein av komponentverdiane aukar tidskonstanten og senkar grensefrekvensen. Desse storleikane er framleis tilgjengelege når du byter mellom tids- og filtermodus.
Målprosent
Målet må liggje strengt mellom 0% og 100%. I oppladingsmodus er det delen av den endelege forsyningsspenninga; i utladingsmodus er det delen av startspenninga som står att. Den ideelle eksponentialkurva nærmar seg sluttverdien utan å nå han på endeleg tid.
Forsterking og fase
Filterforsterking er eit forhold mellom utgangs- og inngangsspenning, ikkje eit effektforhold. Lågpassutgangen blir teken over kondensatoren; høgpassutgangen blir teken over motstanden. Faseresultatet skildrar den sinusforma utgangen i forhold til inngangen i det valde ideelle nettverket.

Gjennomgått døme

Vel opplading med R = 10 kΩ, C = 100 nF, ei forsyning på 5 V, medgått tid 1 ms og eit mål på 90%. Tidskonstanten er 1 ms og grensefrekvensen er om lag 159.155 Hz.

Venta resultat
RCτfcVc (1 ms)t (90%)
10 kΩ100 nF1 ms159.155 Hz3.1606 V2.30259 ms

Etter 1 ms er kondensatorspenninga om lag 3.1606 V, eller 63.2121%; å nå 90% tek om lag 2.30259 ms. Utlading frå 5 V gir om lag 1.8394 V etter same tid. I lågpassmodus ved den viste grensefrekvensen er forsterkinga om lag 0.707107 V/V, med −3.0103 dB og −45° fase.

Spørsmål og feilsøking

Kvifor endrar tida til målet seg når eg byter til utlading?

Målet tyder no attverande spenning, i staden for spenning nådd under opplading. Eit høgt mål blir nådd tidleg ved utlading og seint ved opplading. Vel prosenten for attverande spenning som svarar til den ønskte terskelen.

Kan eg bruke dette som responsen til eit belasta filter?

Modellen føreset at utgangen ikkje trekkjer straum, og at inngangskjelda ikkje tilfører motstand. Ein vesentleg last- eller kjeldemotstand endrar kretsen. Ta med desse verknadene i ein eigna kretsmodell i staden for å handsame dette resultatet som responsen under last.

Kvifor er tids- eller filterresultata tomme?

Motstand og kapasitans må vere positive. Tidsutrekning krev ikkje-negativ spenning og medgått tid, med eit mål innanfor tillate område; filterfrekvensen må vere positiv. Rett det markerte feltet og kontroller at den oppgitte eininga passar til feltet.