什麼是 LC 濾波器計算器?
LC 濾波器是由電感(L)與電容(C)組合而成,會依照訊號的頻率來通過或阻擋訊號。這個計算器能算出諧振(截止)頻率,也就是電感與電容的電抗相等、濾波器對訊號影響最明顯的那個頻率點。此原理是通用的電子學,與任何國家或標準無關,全世界皆適用。
使用方法
請輸入電感值(單位:微亨利 µH)以及電容值(單位:微法拉 µF)。工具會自動把兩者換算成 SI 基本單位(亨利與法拉),並回傳以赫茲(Hz)為單位的頻率,同時附上方便閱讀的千赫(kHz)數值。可用於設計低通、高通、帶通濾波器,以及 LC 諧振槽路與振盪器。
公式說明
諧振頻率的計算公式為:
$$f_c = \frac{1}{2\pi \sqrt{\left(\text{L (µH)} \times 10^{-6}\right)\left(\text{C (µF)} \times 10^{-6}\right)}}$$
其中 \(L\) 為電感值(亨利),\(C\) 為電容值(法拉)。由於 \(LC\) 的乘積位於根號之內,因此將 \(L\) 或 \(C\) 任一者加倍,頻率約會降低 1.41 倍(\(\sqrt{2}\))。元件數值愈大,截止頻率愈低;數值愈小,截止頻率則愈高。
實例試算
假設 \(L = 100\,\text{µH}\)(\(0.0001\,\text{H}\))、\(C = 10\,\text{µF}\)(\(0.00001\,\text{F}\))。則 \(LC = 1 \times 10^{-9}\),\(\sqrt{LC} \approx 3.162 \times 10^{-5}\)。因此 $$f = \frac{1}{2\pi \times 3.162 \times 10^{-5}} \approx \frac{1}{1.987 \times 10^{-4}} \approx 5033\,\text{Hz}$$ 約等於 5.03 kHz。
常見問題
這算出來的是截止頻率還是諧振頻率?對 LC 諧振槽路而言,這是諧振頻率;對單純的二階 LC 濾波器來說,則是 −3 dB 的轉折頻率。兩者使用的是同一條公式。
應該用什麼單位輸入?請輸入 µH 與 µF,計算器會在內部自動換算成亨利與法拉。
元件的電阻會有影響嗎?理想的 LC 諧振不考慮電阻。實際電路有品質因數(Q 值),會影響頻寬,但對中心頻率的影響不大。