电气与电子

RC 定时与滤波器计算器

计算 RC 时间常数、电容充放电，以及无源低通或高通滤波器的响应。

输入参数

计算结果

时间常数 · τ: —

截止频率: —

电容电压: —

电压比例: —

达到目标的时间	—
电压增益 · dB	—

响应曲线

公式τ = R × C

探索 RC 充电、放电和一阶滤波器

使用一个电阻和一个电容估算时间常数、电容电压随时间的变化或理想滤波器的频率响应。充电从未充电的电容开始；放电从输入的初始电压开始。滤波模式表示无负载的一阶 RC 网络。计算不包括元件容差、漏电以及额外的信号源或负载阻抗。

操作步骤

选择充电、放电、低通或高通模式。输入电阻和电容，并检查单位：字段默认使用 kΩ 和 nF。
计算时序时，输入电源或初始电压、以 ms 表示的经过时间以及目标百分比。计算滤波时，输入以 Hz 表示的正信号频率，并与显示的截止频率比较。
读取相应结果和响应曲线。时序模式显示电容电压和达到目标的时间；滤波模式显示电压增益、分贝和相位。曲线采用归一化坐标轴，因此需结合显示的时间常数或截止频率理解其位置。

设置与限制

时间常数与截止频率: 两种模式共用的时间常数为 τ = R × C，截止频率为 fc = 1 / (2πRC)。增大任一元件值都会增大时间常数并降低截止频率。切换时序与滤波模式时，仍会显示这些量。
目标百分比: 目标必须严格介于 0% 和 100% 之间。充电模式下，它是最终电源电压的比例；放电模式下，它是剩余电压占初始电压的比例。理想指数曲线会逐渐接近终值，但不会在有限时间内达到它。
增益与相位: 滤波器增益是输出与输入的电压比，不是功率比。低通输出取自电容两端；高通输出取自电阻两端。相位结果描述所选理想网络中正弦输出相对于输入的相位。

操作示例

选择充电模式，设置 R = 10 kΩ、C = 100 nF、电源 5 V、经过时间 1 ms 和目标 90%。时间常数为 1 ms，截止频率约为 159.155 Hz。

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

在 1 ms 时，电容电压约为 3.1606 V，即 63.2121%；达到 90% 约需 2.30259 ms。从 5 V 开始放电时，在相同经过时间后的电压约为 1.8394 V。在低通模式下，频率等于显示的截止频率时，增益约为 0.707107 V/V，增益分贝值为 −3.0103 dB，相位为 −45°。

常见问题与故障排查

为什么切换到放电模式后目标时间会改变？

此时目标表示剩余电压，而不再是充电过程中达到的电压。较高的目标在放电时较早达到，在充电时较晚达到。请选择与所需阈值对应的剩余电压百分比。

可以把这个结果用作带负载滤波器的响应吗？

模型假设输出不吸取电流，输入信号源也不引入电阻。较大的负载或信号源电阻会改变电路。应使用合适的电路模型纳入这些影响，不能把这里的结果当作带负载响应。

为什么时序或滤波结果为空？

电阻和电容必须为正。时序计算要求电压和经过时间非负，目标处于允许范围内；滤波频率必须为正。更正高亮输入，并确保输入单位与字段一致。