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RC 低通截止频率计算器

R、C、fc 三者知二求一,算出一阶 RC 低通的截止频率和时间常数,看懂信号被滤到什么程度。

一阶 RC 低通:fc = 1 / (2π·R·C),时间常数 τ = R·C。R/C/fc 三者知二即可求第三个。 单位注意:R 用 kΩ、C 用 nF、fc 用 Hz。

1.592 kHz
截止频率 fc
100 µs
时间常数 τ
1 kΩ
电阻 R
100 nF
电容 C

1.592 kHz 处,输出信号幅度衰减到约 70.7%(−3dB)。 低于这个频率的信号基本原样通过,高于它则越来越被压制,每十倍频程衰减约 20dB。 时间常数 τ = 100 µs, 大致对应电容充放电到 63% 所需的时间,τ 越大响应越慢、截止频率越低。

怎么用

先在最上面选你要算哪个量——是已知电阻电容求截止频率,还是已知截止频率反解 R 或 C。 选好后填入另外两个已知量(注意单位:R 用 、C 用 nF、fc 用 Hz), 工具用 fc=1/(2π·R·C)τ=R·C 一起算给你,还会解释在这个截止频率处信号被衰减到什么程度。

全部计算在你浏览器本地完成,不上传数据。结果适用于理想一阶 RC 低通,实际电路还受源阻抗、负载、元件容差影响,仅供设计估算。

RC 低通到底在做什么

把一个电阻串在信号路径上、再从后面接一个电容到地,就是最简单的一阶 RC 低通。 它的原理是:电容对高频「看起来像短路」、对低频「看起来像开路」。 于是高频成分会被电容旁路到地、衰减掉,低频和直流则顺利通过。 截止频率就是这个「高低」的分水岭。

嵌入式里它无处不在:给按键做硬件去抖、给 ADC 输入前端做抗混叠、 把传感器输出里的高频噪声抹平、给 PWM 输出「积分」成近似的模拟电压。 搞清楚 fc 落在哪,你才知道自己滤掉了噪声、还是顺手把有用信号也削了。

常见问题

截止频率 fc 到底是什么意思?
fc 是低通滤波器的「分界线」频率。信号频率低于 fc,基本能原样通过;高于 fc,就会被越压越低。在 fc 这一点上,输出幅度衰减到输入的约 70.7%,也就是功率减半、−3dB。它不是一刀切的硬边界——不是「fc 以上全滤掉」,而是从 fc 开始以每十倍频程约 20dB 的斜率逐渐衰减。所以设计时通常把 fc 定在「要保留的信号」和「要滤掉的干扰」之间留出一段余量。
时间常数 τ 和截止频率是什么关系?
τ = R·C,单位是秒,它俩其实是同一件事的两种说法:τ 从时域看,fc 从频域看。τ 越大,电容充放电越慢、电路对变化的响应越迟钝,对应的截止频率就越低;τ 越小则相反。换算关系是 fc = 1/(2π·τ)。做去抖、做传感器信号平滑时,你可能更关心 τ(多久能跟上变化);做音频、做抗混叠滤波时,则更关心 fc(滤掉多高的频率)。
我该先定 R 还是先定 C?
实践中一般先定 C,再算 R。因为电容的可选值比电阻稀疏得多(常用就那么几档),而电阻几乎连续可取、还便宜。所以先挑一个手边有的、量级合适的电容(比如去干扰常用 100nF、10nF),锁定 C 之后用这个工具反解出 R,再向就近标称取整。反过来先定一个刁钻的 R 值,往往会算出一个买不到的怪电容。
这个 RC 低通能当电源滤波用吗?
小信号、小电流场景可以,比如给 ADC 参考电压、传感器输出做平滑。但如果负载要吃比较大的电流,串一个电阻会产生明显压降、也限制了电流供应,这时候 RC 低通就不合适了,应该用 LC 滤波或专门的稳压/去耦方案。RC 低通的定位是「滤信号」,不是「扛功率」。判断标准很简单:负载电流乘以你选的 R,如果压降大到不能忽略,就别用 RC。

延伸阅读

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