Calculateur de fréquence de coupure
Calculez la fréquence de coupure, la pulsation et la constante de temps des filtres RC, LC et RL.
À propos de la fréquence de coupure
La fréquence de coupure marque la frontière entre la bande passante d'un filtre et la zone où les signaux sont de plus en plus atténués. Pour un filtre RC du premier ordre, l'amplitude à la coupure vaut 1 divisé par la racine carrée de 2 fois sa valeur dans la bande passante, soit environ moins 3 décibels. La pulsation de coupure est ωc = 1/(RC), et la fréquence ordinaire est fc = ωc/(2π). Le produit RC est la constante de temps, qui décrit la rapidité de réponse du circuit à un échelon. Un filtre RL présente la même réponse du premier ordre, avec les rôles de résistance et de réactance réorganisés. Sa pulsation de coupure est ωc = R/L, sa fréquence de coupure est R/(2πL) et sa constante de temps est L/R. Les circuits RC passe-bas et passe-haut partagent la même équation de coupure lorsqu'ils utilisent les mêmes valeurs de composants. Les montages RL partagent également la même fréquence de coupure, même si la sortie est prise aux bornes d'un autre composant. Un réseau résonant LC idéal utilise fc = 1/(2π√(LC)). Le calculateur affiche aussi √(LC) comme temps caractéristique et 1/√(LC) comme pulsation. Les filtres LC réels comportent des résistances de source et de charge ainsi que des pertes de composants qui déterminent la largeur de bande et l'amortissement. La résonance et la limite pratique à moins 3 décibels ne coïncident donc pas toujours. Une conception plus complète peut exiger l'ordre du filtre, sa topologie, son facteur de qualité et son impédance de terminaison. Saisissez la résistance en ohms, la capacité en farads et l'inductance en henrys. La conversion est particulièrement importante : les condensateurs sont généralement spécifiés en microfarads, nanofarads ou picofarads, et les inductances en millihenrys ou microhenrys. Un microfarad vaut 0.000001 farad et un millihenry vaut 0.001 henry. Oublier un préfixe peut décaler le résultat d'un facteur de plusieurs milliers ou millions. Ce calculateur est utile pour les premières estimations en audio, capteurs, alimentations et radiofréquences. Il applique des équations idéales à composants localisés, sans tenir compte des tolérances, de la résistance série équivalente, des capacités parasites, de l'autorésonance, de la charge ou des variations avec la fréquence. Vérifiez les conceptions critiques à l'aide des fiches techniques, de simulations et de mesures sur banc.
Exemples de fréquence de coupure
Les mêmes valeurs de composants peuvent être vérifiées avec les équations classiques des filtres.
| Filtre et composants | Résultat de coupure | Usage typique |
|---|---|---|
| RC : 1,000 Ω et 1 µF | 159.155 Hz | Un capteur basse fréquence ou un étage audio. |
| RL : 100 Ω et 0.1 H | 159.155 Hz | Un filtre inductif du premier ordre. |
| LC : 10 mH et 1 µF | 1,591.549 Hz | Un réseau résonant idéal. |
Comment calculer la coupure d'un filtre
- Sélectionnez le modèle de filtre RC, LC ou RL.
- Convertissez les valeurs nominales en ohms, farads et henrys.
- Saisissez les deux valeurs positives de composants affichées pour le modèle.
- Sélectionnez Calculer pour obtenir la fréquence de coupure et la pulsation.
- Examinez le temps caractéristique avant d'appliquer ce résultat idéal à un circuit réel.
Questions fréquentes
Que signifie moins 3 dB à la coupure ?
Pour un filtre du premier ordre, l'amplitude de tension est descendue à environ 70.7 pour cent de sa valeur dans la bande passante. À impédance égale, cela correspond à la moitié de la puissance.
La coupure est-elle identique pour les filtres passe-bas et passe-haut ?
L'équation classique RC ou RL du premier ordre donne la même fréquence limite pour les deux réponses. Le composant de sortie détermine si les fréquences supérieures ou inférieures passent.
Pourquoi convertir les microfarads en farads ?
Les équations utilisent les unités SI de base : les préfixes doivent donc être convertis avant le calcul. Un microfarad vaut un millionième de farad.
La résonance LC correspond-elle toujours à la coupure réelle ?
Non, le calcul LC idéal donne la fréquence de résonance propre. Résistance, charge, topologie et facteur de qualité déterminent les limites réelles de la bande passante.
Quel est l'effet des tolérances des composants ?
Les valeurs réelles décalent la coupure mesurée par rapport au résultat nominal. Utilisez une analyse des tolérances au pire cas si la limite de fréquence est critique.