El och elektronik

RC-tids- och filterkalkylator

Beräkna RC-tidskonstanter, laddning och urladdning av kondensatorer samt responsen hos passiva lågpass- och högpassfilter.

Dina värden

Dina resultat

Tidskonstant · τ: —

Gränsfrekvens: —

Kondensatorspänning: —

Spänningsandel: —

Tid till målet	—
Spänningsförstärkning · dB	—

Responskurva

Formelτ = R × C

Utforska RC-uppladdning, urladdning och första ordningens filter

Använd en resistor och kondensator för att beräkna en tidskonstant, kondensatorns spänning över tid eller ett idealt filters frekvenssvar. Uppladdning börjar med en oladdad kondensator; urladdning börjar från din angivna startspänning. Filterlägena representerar ett obelastat RC-nätverk av första ordningen. Beräkningen utelämnar komponenttolerans, läckström och ytterligare käll- eller lastimpedans.

Steg för steg

Välj uppladdning, urladdning, lågpass- eller högpassläge. Ange resistans och kapacitans och kontrollera enheterna: fälten har kΩ och nF som standard.
För tidsberäkning anger du matnings- eller startspänning, förfluten tid i ms och en målprocent. För filtrering anger du en positiv signalfrekvens i Hz och jämför den med den visade gränsfrekvensen.
Läs tillhörande resultat och svarskurva. Tidsberäkning visar kondensatorspänning och tid till målet; filtrering visar spänningsförstärkning, decibel och fas. Kurvan använder normaliserade axlar, så koppla dess position till den visade tidskonstanten eller gränsfrekvensen.

Inställningar och begränsningar

Tidskonstant och gränsfrekvens: Den gemensamma tidskonstanten är τ = R × C och gränsfrekvensen är fc = 1 / (2πRC). Om något av komponentvärdena ökar blir tidskonstanten större och gränsfrekvensen lägre. Dessa storheter finns kvar när du växlar mellan tids- och filterlägen.
Målprocent: Målet måste ligga strikt mellan 0% och 100%. I uppladdningsläge är det andelen av den slutliga matningsspänningen; i urladdningsläge är det andelen av startspänningen som återstår. Den ideala exponentialkurvan närmar sig sitt slutvärde utan att nå det inom ändlig tid.
Förstärkning och fas: Filterförstärkning är ett förhållande mellan ut- och inspänning, inte ett effektförhållande. Lågpassutgången tas över kondensatorn; högpassutgången tas över resistorn. Fasresultatet beskriver den sinusformade utsignalen i förhållande till insignalen i det valda ideala nätverket.

Genomgånget exempel

Välj uppladdning med R = 10 kΩ, C = 100 nF, en matning på 5 V, förfluten tid 1 ms och ett mål på 90%. Tidskonstanten är 1 ms och gränsfrekvensen är ungefär 159.155 Hz.

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

Efter 1 ms är kondensatorspänningen ungefär 3.1606 V, eller 63.2121%; att nå 90% tar ungefär 2.30259 ms. Urladdning från 5 V ger ungefär 1.8394 V efter samma tid. I lågpassläge vid den visade gränsfrekvensen är förstärkningen ungefär 0.707107 V/V, med −3.0103 dB och −45° fas.

Frågor och felsökning

Varför ändras tiden till målet när jag byter till urladdning?

Målet betyder nu återstående spänning i stället för uppnådd spänning under uppladdning. Ett högt mål nås tidigt vid urladdning och senare vid uppladdning. Välj den procentandel av återstående spänning som motsvarar din avsedda tröskel.

Kan jag använda detta som ett belastat filters svar?

Modellen förutsätter att utgången inte drar ström och att ingångskällan inte tillför någon resistans. En betydande last- eller källresistans förändrar kretsen. Ta med dessa effekter i en lämplig kretsmodell i stället för att behandla resultatet som svaret under belastning.

Varför är tids- eller filterresultaten tomma?

Resistans och kapacitans måste vara positiva. Tidsberäkning kräver icke-negativ spänning och förfluten tid, med ett mål inom det tillåtna intervallet; filterfrekvensen måste vara positiv. Korrigera den markerade inmatningen och kontrollera att den angivna enheten passar fältet.