Eletricidade e eletrónica
Calculadora de temporização e filtros RC
Calcule constantes de tempo RC, carga e descarga de condensadores e a resposta de filtros passivos passa-baixo ou passa-alto.
Os seus valores
Os seus resultados
- Constante de tempo · τ
- —
- Frequência de corte
- —
- Tensão do condensador
- —
- Fração de tensão
- —
- Ganho de tensão
- —
- Desfasamento
- —
| Tempo até ao objetivo | — |
|---|---|
| Ganho de tensão · dB | — |
τ = R × CExplore a carga e a descarga RC e os filtros de primeira ordem
Use um resistor e um capacitor para estimar uma constante de tempo, a tensão de um capacitor ao longo do tempo ou a resposta em frequência de um filtro ideal. A carga começa com um capacitor descarregado; a descarga começa com a tensão inicial inserida. Os modos de filtro representam uma rede RC de primeira ordem sem carga. O cálculo não inclui tolerância dos componentes, fuga nem impedância adicional da fonte ou da carga.
Passo a passo
- Escolha o modo de carga, descarga, passa-baixas ou passa-altas. Insira resistência e capacitância, conferindo as unidades: os campos usam kΩ e nF por padrão.
- Para temporização, insira a tensão de alimentação ou inicial, o tempo decorrido em ms e uma porcentagem-alvo. Para filtragem, insira a frequência positiva do sinal em Hz e compare-a com a frequência de corte exibida.
- Leia os resultados correspondentes e o gráfico de resposta. A temporização mostra a tensão do capacitor e o tempo até a meta; a filtragem mostra ganho de tensão, decibéis e fase. O gráfico usa eixos normalizados, portanto relacione sua posição à constante de tempo ou à frequência de corte exibida.
Definições e limites
- Constante de tempo e frequência de corte
- A constante de tempo comum aos modos é τ = R × C e a frequência de corte é fc = 1 / (2πRC). Aumentar qualquer um dos componentes aumenta a constante de tempo e reduz a frequência de corte. Essas grandezas continuam disponíveis quando você alterna entre os modos de temporização e de filtro.
- Porcentagem-alvo
- A meta deve estar estritamente entre 0% e 100%. No modo de carga, ela é a fração da tensão final de alimentação; no modo de descarga, é a fração restante da tensão inicial. A exponencial ideal se aproxima de seu valor final sem alcançá-lo em um tempo finito.
- Ganho e fase
- O ganho do filtro é uma razão entre a tensão de saída e a de entrada, não uma razão de potência. A saída passa-baixas é medida sobre o capacitor; a saída passa-altas é medida sobre o resistor. O resultado de fase descreve a saída senoidal em relação à entrada na rede ideal selecionada.
Exemplo resolvido
Escolha carga com R = 10 kΩ, C = 100 nF, alimentação de 5 V, tempo decorrido de 1 ms e meta de 90%. A constante de tempo é de 1 ms e a frequência de corte é de aproximadamente 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 |
Em 1 ms, a tensão do capacitor é de aproximadamente 3.1606 V, ou 63.2121%; atingir 90% leva aproximadamente 2.30259 ms. A descarga a partir de 5 V resulta em aproximadamente 1.8394 V no mesmo tempo decorrido. No modo passa-baixas, na frequência de corte exibida, o ganho é de aproximadamente 0.707107 V/V, com −3.0103 dB e fase de −45°.
Perguntas e resolução de problemas
Por que o tempo até a meta muda quando alterno para descarga?
A meta agora significa a tensão restante, em vez da tensão atingida durante a carga. Uma meta alta é atingida no início da descarga e mais tarde durante a carga. Escolha a porcentagem de tensão restante que corresponda ao limiar desejado.
Posso usar isto como a resposta de um filtro com carga?
O modelo pressupõe que a saída não consome corrente e que a fonte de entrada não acrescenta resistência. Uma carga significativa ou resistência da fonte altera o circuito. Inclua esses efeitos em um modelo de circuito adequado, em vez de tratar este resultado como a resposta com carga.
Por que os resultados de temporização ou de filtro estão em branco?
Resistência e capacitância devem ser positivas. A temporização exige tensão e tempo decorrido não negativos, com uma meta dentro da faixa permitida; a frequência do filtro deve ser positiva. Corrija a entrada destacada e verifique se a unidade inserida corresponde ao campo.