Калькулятор RC-цепи

RC-цепь состоит из резистора и конденсатора и имеет отклик, изменяющийся экспоненциально, а не мгновенно. Её основная характеристика — постоянная времени tau = RC, где сопротивление измеряется в омах, а ёмкость — в фарадах. За одну постоянную времени напряжение заряжающегося конденсатора достигает примерно 63.2 процента конечного значения, а разряжающегося — снижается примерно до 36.8 процента начального. Калькулятор принимает ёмкость в микрофарадах и автоматически выполняет пересчёт с коэффициентом один к миллиону. При заряде от идеального источника постоянного напряжения напряжение конденсатора равно Vc = Vs(1 - exp(-t/RC)). Ток начинается с Vs/R и убывает по закону I = (Vs/R)exp(-t/RC). При разряде с начального напряжения V0 действует формула Vc = V0 exp(-t/RC). Введённое напряжение источника или начальное напряжение используется как Vs для заряда и V0 для разряда. Формулы предполагают, что перед зарядом конденсатор полностью разряжен, а разряд начинается с введённого напряжения. Постоянные времени позволяют легко оценивать поведение цепи. Через одну постоянную времени конденсатор заряжен на 63.2 процента, через две — на 86.5 процента, через три — на 95 процентов, через пять — более чем на 99 процентов. В инженерной практике пять постоянных времени обычно считают практически полным зарядом. При разряде те же точки действуют в обратном направлении: остаётся примерно 36.8, 13.5, 5 и менее 1 процента соответственно. RC-цепи применяют в таймерах, подавлении дребезга контактов, обработке сигналов датчиков, каскадах связи, детекторах огибающей и фильтрах первого порядка. У простого фильтра нижних или верхних частот частота среза равна 1/(2 pi RC), поэтому постоянная времени определяет и частотную характеристику. Увеличение сопротивления или ёмкости замедляет переходный процесс и снижает частоту среза. Уменьшение любого из этих значений ускоряет отклик. Реальные конденсаторы имеют допуск, утечку, эквивалентное последовательное сопротивление и ограничения по напряжению. Источники и нагрузки также добавляют сопротивления, способные изменить эффективную постоянную времени. Ёмкость электролитических конденсаторов может заметно отличаться от номинала. Если важна точность, используйте измеренные параметры и учитывайте сопротивление источника или нагрузки. Калькулятор подходит для обучения, планирования макетов, подбора компонентов и быстрой оценки переходных процессов, но ответственные схемы следует также моделировать и проверять при наихудших допусках.