什麼是低通濾波器計算器?
低通濾波器(Low Pass Filter)會讓低頻訊號順利通過,並衰減高於截止點的頻率。最常見的就是由一顆電阻與一顆電容組成的被動式一階 RC 濾波器。這個計算器會根據你輸入的元件數值,算出截止頻率(即 −3 dB 點),同時提供時間常數與角頻率。
使用方法
輸入電阻 R(單位:歐姆 Ω)與電容 C(單位:微法拉 µF)。計算器會在內部自動把電容換算成法拉(F),並以赫茲(Hz)回傳截止頻率。無論是設計音響分音器、抗混疊濾波器、降噪電路,或感測器訊號調理,都能派上用場。
公式說明
截止頻率的計算公式為:
$$f_c = \frac{1}{2\pi \cdot \text{R }(\Omega) \cdot \text{C }(\mu F) \times 10^{-6}}$$
在此頻率下,濾波器的輸出功率會降為輸入的一半(即 −3 dB)。低於 \(f_c\) 的訊號幾乎可以原樣通過;高於 \(f_c\) 則以每十倍頻 20 dB 的斜率逐漸衰減。時間常數 \(\tau = R \times C\) 代表電路充電的快慢,角截止頻率則為 \(\omega = 2\pi f_c\)。
實際範例
假設 R = 1,000 Ω、C = 0.1 µF(即 \(1 \times 10^{-7}\) F):
$$f_c = \frac{1}{2\pi \times 1000 \times 0.0000001} = \frac{1}{0.000628318} \approx 1591.55 \text{ Hz}$$時間常數 \(\tau = 1000 \times 0.0000001 = 0.0001\) 秒 = 0.1 毫秒。
常見問題
什麼是 −3 dB 點?這是輸出振幅降到輸入約 70.7% 的頻率,也就是通帶(passband)的邊界所在。
這也適用於 LC 或主動式濾波器嗎?不適用。本工具只計算單純的一階被動式 RC 濾波器,其他電路架構需要使用不同的公式。
為什麼用微法拉(µF)?濾波電路常用的電容多落在奈法拉到微法拉之間,因此用 µF 輸入最方便。計算前工具會自動換算成法拉。