BAZA WIEDZY - Kalkulator filtrów pasywnych RC i RL

Filtry pasywne to podstawowe elementy obwodów elektronicznych, służące do kształtowania charakterystyki częstotliwościowej sygnału. Składają się z elementów R (rezystorów), C (kondensatorów) i L (cewek), bez wzmacniaczy czy źródeł zasilania. W zależności od konfiguracji, mogą tłumić lub przepuszczać określone zakresy częstotliwości, znajdując zastosowanie między innnymi w przetwarzaniu sygnałów audio czy systemach telekomunikacyjnych.

Poniższy kalkulator umożliwia szybkie obliczenie kluczowych parametrów filtrów RC i RL, takich jak częstotliwość graniczna, rezystancja, pojemność lub indukcyjność - na podstawie dwóch pozostałych wartości.

1. Filtr RC (rezystor-kondensator)

Wybierz wariant obliczeń:

Częstotliwość f na podstawie R i C Rezystancja R na podstawie f i C Pojemność C na podstawie f i R

Częstotliwość: --- Hz

Zasada działania filtra RC

Filtr RC to podstawowy układ pasywny wykorzystujący rezystor (R) i kondensator (C) do kształtowania charakterystyki częstotliwościowej sygnału. Jego działanie opiera się na zjawisku zmiennej reaktancji kondensatora, która zależy od częstotliwości sygnału.
W przypadku filtru dolnoprzepustowego sygnał wejściowy podawany jest na rezystor, a wyjście odbierane z kondensatora - dla niskich częstotliwości, gdy reaktancja kondensatora jest duża, sygnał przechodzi praktycznie bez zmian, natomiast wraz ze wzrostem częstotliwości kondensator zaczyna tłumić sygnał, zwierając go do masy.
Odwrotna sytuacja występuje w filtrze górnoprzepustowym, gdzie sygnał podawany jest na kondensator, a odbierany z rezystora - tutaj wysokie częstotliwości przechodzą swobodnie, podczas gdy niskie są blokowane przez rosnącą reaktancję kondensatora.
W obu przypadkach kluczowym parametrem jest częstotliwość graniczna (fg), wyznaczająca punkt, w którym sygnał jest tłumiony o 3dB. Jest ona określona wzorem:
$f_g = \frac{1}{2\pi RC}$
2. Filtr RL (rezystor-cewka)

Wybierz wariant obliczeń:

Częstotliwość f na podstawie R i L Rezystancja R na podstawie f i L Indukcyjność L na podstawie f i R

Częstotliwość: --- Hz

Zasada działania filtra RL

Filtr RL to pasywny układ elektroniczny wykorzystujący rezystor (R) i cewkę (L) do kształtowania charakterystyki częstotliwościowej sygnału. Jego działanie opiera się na zjawisku zmiennej reaktancji indukcyjnej cewki, która rośnie liniowo wraz z częstotliwością.
W konfiguracji dolnoprzepustowej sygnał podawany jest na cewkę, a odbierany z rezystora - przy niskich częstotliwościach reaktancja cewki jest pomijalnie mała, pozwalając sygnałowi na swobodne przejście, podczas gdy przy wyższych częstotliwościach rosnąca reaktancja cewki powoduje stopniowe tłumienie sygnału.
W układzie górnoprzepustowym, gdzie sygnał podawany jest na rezystor, a odbierany z cewki, sytuacja jest odwrotna, wysokie częstotliwości przechodzą swobodnie dzięki dużej reaktancji cewki, podczas gdy niskie są tłumione.
W obu wersjach filtra kluczowe znaczenie ma częstotliwość graniczna (fg) określająca moment, w którym następuje 3-decybelowe tłumienie sygnału. Jest ona określona wzorem:
$f_g = \frac{R}{2\pi L}$

Zastosowania filtrów pasywnych

Filtry pasywne znajdują szerokie zastosowanie w elektronice, telekomunikacji i systemach audio, gdzie służą głównie do kształtowania charakterystyki częstotliwościowej sygnałów. W układach audio wykorzystuje się je do korekcji barwy dźwięku, separacji pasma głośników czy eliminowania niepożądanych zakłóceń. W telekomunikacji filtry pasywne odgrywają kluczową rolę w selekcji kanałów radiowych, tłumieniu interferencji między kanałami oraz zabezpieczaniu układów przed zakłóceniami wysokoczęstotliwościowymi. W zasilaczach i układach zasilających służą do redukcji tętnień i filtracji szumów, zapewniając czystsze napięcie wyjściowe. W urządzeniach pomiarowych wykorzystuje się je do izolowania składowych sygnału o określonych częstotliwościach, co zwiększa dokładność pomiarów.
Proste filtry RC znajdują zastosowanie w układach czasowych i triggerach, gdzie określają charakterystykę przełączania. W systemach przemysłowych służą do ochrony przed przepięciami i filtracji zakłóceń pochodzących od silników czy przekaźników.
Ich uniwersalność, niski koszt i brak konieczności zasilania sprawiają, że mimo rozwoju aktywnych filtrów cyfrowych, wciąż pozostają podstawowym narzędziem w wielu zastosowaniach wymagających prostego i niezawodnego kształtowania widma sygnału.

Powrót do listy artykułów