Elektrik ve elektronik

RC Zaman ve Filtre Hesaplayıcı

RC zaman sabitini, kondansatör şarj ve deşarjını, pasif alçak veya yüksek geçiren filtrelerin tepkisini hesaplayın.

Girdiğiniz değerler

Sonuçlarınız

Zaman sabiti · τ: —

Kesim frekansı: —

Kondansatör gerilimi: —

Gerilim oranı: —

Hedefe ulaşma süresi	—
Gerilim kazancı · dB	—

Tepki eğrisi

Formülτ = R × C

RC şarjını, deşarjını ve birinci dereceden filtreleri inceleyin

Bir direnç ve bir kondansatör kullanarak zaman sabitini, kondansatör geriliminin zamana göre değişimini veya ideal bir filtrenin frekans yanıtını tahmin edin. Şarj, şarj edilmemiş bir kondansatörden başlar; deşarj ise girdiğiniz başlangıç geriliminden başlar. Filtre modları, yük bağlanmamış birinci dereceden bir RC devresini temsil eder. Hesaplama; bileşen toleransını, kaçak akımı ve ek kaynak veya yük empedansını hesaba katmaz.

Adım adım

Şarj, deşarj, alçak geçiren veya yüksek geçiren modunu seçin. Birimleri kontrol ederek direnç ve kapasiteyi girin: alanlar varsayılan olarak kΩ ve nF kullanır.
Zaman hesabı için besleme veya başlangıç gerilimini, ms cinsinden geçen süreyi ve bir hedef yüzdeyi girin. Filtre hesabı için Hz cinsinden pozitif sinyal frekansını girin ve gösterilen kesim frekansıyla karşılaştırın.
İlgili sonuçları ve yanıt grafiğini okuyun. Zaman hesabı, kondansatör gerilimini ve hedefe ulaşma süresini gösterir; filtre hesabı ise gerilim kazancını, desibel değerini ve fazı gösterir. Grafik normalize edilmiş eksenler kullanır; bu nedenle grafikteki konumu gösterilen zaman sabiti veya kesim frekansıyla ilişkilendirin.

Ayarlar ve sınırlar

Zaman sabiti ve kesim frekansı: Ortak zaman sabiti τ = R × C, kesim frekansı ise fc = 1 / (2πRC) şeklindedir. Bileşenlerden birinin değerini artırmak zaman sabitini artırır ve kesim frekansını düşürür. Zaman ve filtre modları arasında geçiş yaptığınızda bu büyüklükler gösterilmeye devam eder.
Hedef yüzde: Hedef kesin olarak 0% ile 100% arasında olmalıdır. Şarj modunda son besleme geriliminin oranını; deşarj modunda ise başlangıç geriliminden kalan oranı ifade eder. İdeal üstel değişim son değerine yaklaşır ancak sonlu bir sürede ona ulaşmaz.
Kazanç ve faz: Filtre kazancı bir güç oranı değil, çıkış geriliminin giriş gerilimine oranıdır. Alçak geçiren çıkış kondansatör üzerinden, yüksek geçiren çıkış ise direnç üzerinden alınır. Faz sonucu, seçilen ideal devrede sinüzoidal çıkışın girişe göre fazını ifade eder.

Uygulamalı örnek

R = 10 kΩ, C = 100 nF, 5 V besleme, 1 ms geçen süre ve 90% hedef ile şarj modunu seçin. Zaman sabiti 1 ms, kesim frekansı ise yaklaşık 159.155 Hz olur.

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

1 ms sonunda kondansatör gerilimi yaklaşık 3.1606 V, yani 63.2121% olur; 90% değerine ulaşmak yaklaşık 2.30259 ms sürer. 5 V başlangıç geriliminden deşarj, aynı süre sonunda yaklaşık 1.8394 V verir. Alçak geçiren modunda gösterilen kesim frekansında kazanç yaklaşık 0.707107 V/V, seviye −3.0103 dB ve faz −45° olur.

Sorular ve sorun giderme

Deşarja geçtiğimde hedefe ulaşma süresi neden değişiyor?

Hedef artık şarj sırasında ulaşılan gerilimi değil, kalan gerilimi ifade eder. Yüksek bir hedefe deşarjın erken, şarjın ise geç aşamasında ulaşılır. İstediğiniz eşiğe karşılık gelen kalan gerilim yüzdesini seçin.

Bunu yük bağlanmış bir filtrenin yanıtı olarak kullanabilir miyim?

Model, çıkışın akım çekmediğini ve giriş kaynağının ek direnç getirmediğini varsayar. Önemli bir yük veya kaynak direnci devreyi değiştirir. Bu sonucu yük altındaki yanıt olarak kullanmak yerine bu etkileri uygun bir devre modeline dahil edin.

Zaman veya filtre sonuçları neden boş?

Direnç ve kapasite pozitif olmalıdır. Zaman hesabında gerilim ve geçen süre negatif olmamalı, hedef de izin verilen aralık içinde bulunmalıdır; filtre frekansı pozitif olmalıdır. İşaretlenen girdiyi düzeltin ve girilen birimin alanla eşleştiğinden emin olun.