Tần số cắt là gì?
Tần số cắt (còn gọi là tần số góc hay tần số -3dB) của mạch lọc RC bậc nhất là điểm mà tại đó công suất tín hiệu đầu ra giảm xuống còn một nửa so với công suất đầu vào — tương đương với mức điện áp giảm còn khoảng 70,7%. Ở dải tần dưới điểm này, mạch lọc thông thấp cho tín hiệu đi qua thoải mái; còn ở dải tần trên điểm này, tín hiệu bị suy giảm ngày càng mạnh. Công cụ này dùng được cho cả mạch lọc thông thấp lẫn thông cao theo cấu hình RC, bởi cả hai đều chung một công thức tính tần số cắt.
Cách sử dụng
Bạn nhập điện trở R theo đơn vị ôm (Ω) và điện dung C theo đơn vị fara (F). Công cụ sẽ trả về tần số cắt tính bằng héc (Hz) cùng với hằng số thời gian RC. Đừng quên quy đổi các tiền tố đơn vị: 1 kΩ = 1000 Ω, 1 µF = 0,000001 F, 1 nF = 0,000000001 F.
Giải thích công thức
Tần số cắt được tính theo công thức $$f_c = \frac{1}{2\pi \, \text{R }(\Omega) \cdot \text{C (F)}}$$ Hệ số \(2\pi\) dùng để chuyển tần số góc cắt (\(\omega_c = 1/RC\), đơn vị radian trên giây) sang tần số thông thường tính bằng héc. Tích \(RC\) chính là hằng số thời gian \(\tau\), nên công thức cũng có thể viết thành \(f_c = 1 / (2\pi\tau)\).
Ví dụ minh họa
Giả sử \(R = 1000\ \Omega\) và \(C = 1\ \mu\text{F}\) (0,000001 F). Khi đó \(RC = 0{,}001\ \text{s}\), và \(2\pi RC \approx 0{,}0062832\). Vậy $$f_c = \frac{1}{0{,}0062832} \approx 159{,}15\ \text{Hz}$$ Đây là một giá trị rất phổ biến trong các mạch lọc âm thanh.
Câu hỏi thường gặp
Công cụ này có dùng được cho mạch lọc thông cao không? Có — một mạch lọc RC thông cao bậc nhất đơn giản dùng chung công thức tính tần số cắt với mạch lọc thông thấp.
Nên dùng đơn vị nào? Dùng ôm (Ω) cho điện trở và fara (F) cho điện dung. Hãy quy đổi microfara và nanofara sang fara trước khi nhập.
Hằng số thời gian là gì? \(\tau = RC\) là khoảng thời gian (tính bằng giây) để mạch nạp hoặc xả đạt khoảng 63,2% giá trị cuối cùng.
