Калькулятор онлайн lc контура – Расчет частоты LC контура — онлайн — Поделки для авто

Расчёт LC - фильтров. Онлайн калькулятор ПФ, ФВЧ, ФНЧ.

LC - фильтры я оставил на десерт, подобно бутылке благородного вина, покрытой слоем вековой пыли. Это антиквариат, который на Сотбисе не купишь!

Как ни крути, а не получил бы Александр Степаныч наш Попов звание почётного инженера-электрика, не направь он искровой разряд напрямик в колебательный контур для обретения благословения свыше и резонанса с передающей антенной.
И заскучала бы братва копателей свободной энергии эфира, не изобрети Никола Тесла свой резонансный трансформатор и электрический автомобиль с неведомой коробочкой. А то и вовсе, заширялась бы в подъездах, лишённая идей вселенского масштаба.

И начнём мы с расчёта самого простого LC-фильтра - колебательного контура.

Включённый по приведённой на рис.1 схеме, он представляет собой узкополосный полосовой фильтр, настроенный на частоту fо= 1/2π√LС.
На резонансной частоте сопротивление контура равно:
Rо = pQ, где р - характеристическое сопротивление, равное реактивному сопротивлению катушки и конденсатора.

Оно в свою очередь рассчитывается по формуле р = √L/C.

Рис.1

На низких (звуковых) частотах конденсаторы практически не вносят потерь, поэтому добротность контура равна добротности катушки индуктивности, величина которой напрямую зависит от активного сопротивления катушки. Чем ниже частота, тем больше витков и тоньше провод, тем проще его измерить тестером. Если эта попытка удалась, то Q=2πfL/R, где R – активное сопротивление катушки индуктивности.
На радиочастотах значение активного сопротивления катушки может составлять доли ома, поэтому для расчёта добротности надо - либо найти сопротивление в Омах по формуле R= 4ρ*L/(πd²), где ρ — удельное сопротивление меди, равное 0,017 Ом•мм²/м, L - длина в метрах, d - диаметр провода в мм, либо вооружиться генератором сигналов, каким-либо измерителем уровня выходного сигнала с высоким внутренним сопротивлением, и определить добротность экспериментально.
К тому же на высоких частотах возможно проявление влияния добротности конденсатора, особенно если он окажется варикапом, хотя современные недорогие керамические изделия (например, фирмы Murata) имеют значение параметра добротности - не менее 800.

Нарисуем табличку с расчётом фильтра для низкочастотных приложений.

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ НЧ.

Если параметр активного сопротивления катушки R опущен, его значение принимается равным 200 омам.
Необходимо отметить, что все полученные в таблице данные верны и для последовательного колебательного контура. При этом, если мы хотим использовать свойства контура полностью, т. е. получить острую резонансную кривую, соответствующую конструктивной добротности, то параллельный контур надо нагружать слабо, выбирая R1 и Rн намного больше Rо (на практике десятки кОм), для последовательного же контура, сопротивление генератора R1 наоборот должно быть на порядок меньше характеристического сопротивления ρ.

Теперь, нарисуем таблицу для расчёта высокочастотных резонансных контуров.
Тут на добротность влияет не только активное сопротивление катушек, но и другие факторы, такие как - потери в ферритах, наличие экрана, эффект близости витков и т. д. Поэтому вводить этот параметр в качестве входного я не стану - будем считать, что добротность катушки вы измерили, или подсмотрели в документации на готовые катушки. Естественным образом значение добротности катушки должно измеряться на резонансной частоте контура, ввиду прямой зависимости этой величины от рабочей частоты (Q=2πfL/R).

К тому же я добавлю сюда параметр добротности конденсатора, особенно актуальный в случае применения варикапов.
По умолчанию (для желающих оставить эти параметры без внимания), добротность катушки примем равной 100, конденсатора - 1000, а для испытывающих стремление измерить эти параметры в радиолюбительских условиях, рекомендую посетить страницу   ссылка на страницу .

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ ВЧ.

Теперь плавно переходим к LC фильтрам верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ).

Рис.2

Крутизна спада АЧХ этих фильтров в полосе подавления - 12 дБ/октаву, коэффициент передачи в полосе пропускания К=1 при R1 Однако наилучшие параметры, с точки зрения равномерности АЧХ и передачи максимальной мощности в нагрузку, обеспечиваются при R1=Rн=ρ. В этом случае фильтр является согласованным, правда коэффициент передачи в полосе пропускания становится равным К=0.5.

Ну да ладно, ближе к делу.

ТАБЛИЦА LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.


А если надо рассчитать L и C при известных значениях Fср и ρ ?   Не вопрос,

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.

Данные ФВЧ и ФНЧ называются Г-образными.
Для получения более крутых скатов АЧХ используют два или более Г-образных звеньев, соединяя их последовательно, чтобы образовать Т-образное звено (на Рис.3 сверху), или П-образное звено (на Рис.3 снизу). При этом получаются ФНЧ третьего порядка. Обычно, ввиду меньшего количества катушек, предпочитают П-образные звенья.

Рис.3

ФВЧ конструируют подобным же образом, лишь катушки заменяются конденсаторами, а конденсаторы - катушками.

Широкополосные полосовые LC - фильтры получают каскадным соединением ФНЧ и ФВЧ.

Что касается многозвенных LC-фильтров высоких порядков, то более грамотным решением (по сравнению с последовательным соединением фильтров низших порядков) будет построение подобных устройств с использованием полиномов товарищей Чебышева или Баттерворта.

Именно такие фильтры 3-го, 5-го и 7-го порядков мы и рассмотрим на следующей странице.

 

vpayaem.ru

Coil32 - Расчет резонансного контура

Подробности
Просмотров: 11232

Расчет колебательного контура

Во вкладке "контур" программа Coil32 рассчитывает значения емкости, индуктивности и частоты для резонансного колебательного контура. Расчет ведется по формуле Томсона, выведенной в 1853 году и которая известна всем еще со школьного курса физики:

, где:

  • f - частота (Гц)
  • L - индуктивность (Гн)
  • C- емкость (Ф)

Программа позволяет рассчитать:

    • Резонансную частоту контура при известных емкости и индуктивности
    • Емкость контура при известной резонансной частоте и индуктивности
    • Индуктивность контура при известной емкости и резонансной частоте

Подобный расчет также реализован в онлайн-калькуляторе


Во вкладке "катушка" при выборе однослойных катушек программа выдает дополнительные результаты для параллельного контура, в состав которого входит катушка:

  • Емкость на резонансной частоте.
  • Характеристическое сопротивление контура:

  • Эквивалентное сопротивление контура:

  • По умолчанию эти расчеты не выводятся. Для включения вывода дополнительных расчетов в текстовое поле нужно нажать крайнюю кнопку в панели инструментов над ним.

Расчеты верны конечно только для ненагруженного контура.
Добротность контурного конденсатора принимается равной 1000.
Собственная емкость катушки учитывается при расчете величины емкости контурного конденсатора.

Эти расчеты имеют смысл на частотах много меньших частоты собственного резонанса катушки.

Добавить комментарий

coil32.ru

Фильтры RC. Частота среза. Расчёт онлайн.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) - электрическая цепь, эффективно пропускающая частотный спектр сигнала ниже определённой частоты, называемой частотой среза, и подавляющая сигнал выше этой частоты.

Фильтр высших частот (ФВЧ) - электрическая цепь, эффективно пропускающая частотный спектр сигнала выше частоты среза, и подавляющая сигнал ниже этой частоты.

Рассмотрим в качестве фильтра простейшую цепь RC, принцип работы которой основан на зависимости реактивного сопротивления конденсатора от частоты сигнала.

Если к источнику переменного синусоидального напряжения

U частотой f подключить последовательно резистор сопротивлением R и конденсатор ёмкостью C, падение напряжения на каждом из элементов можно вычислить исходя из коэффициента деления с импедансом Z.

Импеданс - комплексное (полное) сопротивление цепи для гармонического сигнала.
Z² = R² + X² ;    Z = √(R² + X²) , где Х - реактивное сопротивление.

Тогда на выводах резистора напряжение UR будет составлять:

XC – реактивное сопротивление конденсатора, равное 1/2πfC

При равенстве R = XC на частоте f, выражение упростится сокращением R и примет вид:

Следовательно, на частоте f равенство активного и реактивного сопротивлений цепочки RC обеспечит одинаковую амплитуду переменного синусоидального напряжения на каждом из элементов в √2 раз меньше входного напряжения, что составляет приблизительно 0.7 от его значения.
В этом случае частота f определится исходя из сопротивления R и ёмкости С выражением:

τ - постоянная времени цепи RC равна произведению

RC

Повышение частоты уменьшит реактивное сопротивление конденсатора и падение напряжение на нём, тогда напряжение на выводах резистора возрастёт. Соответственно, понижение частоты увеличит напряжение на конденсаторе и уменьшит на резисторе.

Зависимость амплитуды переменного напряжения от его частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).

Если рассмотреть АЧХ напряжения на выводах конденсатора или резистора в RC цепи, можно наблюдать на частоте f = 1/(2π τ) спад уровня до значения 0.7, что соответствует -3db по логарифмической шкале.

Следовательно, цепь RC может быть использована как фильтр нижних частот (ФНЧ) - красная линия на рисунке, или фильтр высших частот (ФВЧ) - синяя линия.

Ниже представлены схемы включения RC-цепочек в качестве фильтров соответственно ФНЧ и ФВЧ.

            

Частоту f = 1/(2π τ) называют граничной частотой fгр или частотой среза fср фильтра.

Частоту среза фильтра можно посчитать с помощью онлайн калькулятора

Достаточно вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.

При переключении множителей автоматически происходит пересчёт результата.

Пост. времени τ RC и частота среза RC-фильтра
τ = RC ;   fср = 1/(2πτ)


Похожие страницы с расчётами:

Расчёт импеданса.
Расчёт резонансной частоты колебательного контура.
Расчёт компенсации реактивной мощности.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

tel-spb.ru

Совмещение LC-резонанса и режима стоячих волн в катушке индуктивности. Расчет онлайн

Для того, чтобы поделиться созданным вами проектом, нужно скопировать ссылку и вставить её в блог, форум или другой сайт:

Известно, что катушка обладает собственной индуктивностью и ёмкостью, а значит, и собственным LC-резонансом. Если же катушку рассматривать, как длинную линию, то при определённых частотах в ней будет возникать также и режим стоячих волн. Совмещение этих двух режимов приводит к резкому увеличичению добротности контура и КПД второго рода (η2) в реальных устройствах. Подробнее об этом читайте здесь.

В данном моделировании задейстованы достаточно точные формулы для определения индуктивности и собственной ёмкости катушки, а также данные, учитывающие нелинейный характер изменения скорости распостранения волны в зависимости от частоты и параметров намотки.

На графике, по горизонтальной оси откладываются значения коэффициента намотки, который находится, как отношение шага намотки к диаметру жилы провода. По сути, этот коэффициент определяет конструкцию катушки. По вертикальной оси отложены значения частот в мегагерцах. Оранжевая кривая отражает LC-резонанс, а синий — волновой. Справа от графика приводятся данные самой катушки, которые просчитаны для точки пересечения этих кривых.

Для расширения вычислительного диапазона добавлена возможность подключения к катушке внешней дополнительной ёмкости, а для особых режимов — работа на любой гармонике LC-резонанса (по умолчанию — на первой).

Дополнительно можно ввести данные относительной диэлектрической проницаемости каркаса катушки и его толщины. По умолчанию, относительная диэлектрическая проницаемость равна единице.

Сохранение данных

Этот калькулятор может сохранять полученные вычисления в ваш аккаунт. Для этого вы должны быть зарегистрированы на этом сайте. Вы можете сохранить результат вычисления, который здесь называется словом «проект», нажав на кнопку «Сохранить в аккаунт», а затем полностью восстановить данные из раздела «Мои проекты». Используемые материалы

Ошибка соединения с сервером. Попробуйте отправить запрос позже!

Данные, принятые от сервера, имеют неправильный формат. Обратитесь к администратору!

Пожалуйста, авторизуйтесь!

Пожалуйста, продлите абонемент!

Процесс вычисления вышел за допустимые процессором рамки: 10 в степени 200. Пожалуйста, измените параметры!

Пожалуйста, авторизуйтесь!

Пожалуйста, продлите абонемент!

Введите название или номер своего проекта

Проект не сохранён!

Данные успешно сохранены

Проект с такими параметрами уже был сохранён в течение последнего часа. Выберите другие параметры!

gorchilin.com

Калькулятор

Программа "Калькулятор" представляет собой электротехнический калькулятор, позволяющий рассчитывать параметры колебательных контуров, определять индуктивности обособленных проводников и катушек различных типов, а также производить вычисления активных и реактивных сопротивлений. Помимо этого, в программу интегрирован поиск аналогов отечественных и зарубежных транзисторов и микросхем, а также модуль, содержащий справочные данные по SMD транзисторам и дающий возможность определять по цветовой маркировке номинал и класс точности резисторов и дросселей.

В меню «Расчёты» содержится три подпункта: «Колебательный контур», «Индуктивность» и «Сопротивление». В каждом из них, в свою очередь, можно выбрать необходимый шаблон для вычислений.

Шаблон для расчёта последовательного и параллельного колебательных контуров позволяет при задании резонансной частоты и ёмкости либо индуктивности определить недостающий параметр. При выборе расширенного режима расчёта контура дополнительно появляется возможность задать параметры волны, а также рассчитать физические параметры катушки индуктивности.

В подпункте «Индуктивность» можно выбрать шаблоны для расчёта габаритных параметров цилиндрических однослойных и многослойных катушек, дросселей на ферритовых кольцах и сердечниках, а также индуктивностей обособленных проводников. К примеру, в последнем случае задаются два из трёх параметров – длина проводника, диаметр его сечения и индуктивность, а третий рассчитывается автоматически. В остальных случаях расчёты производятся аналогичным образом.

В подпункте «Сопротивления» присутствуют два раздела: «Активное» и «Реактивное». В первом содержатся шаблоны для вычислений электрических параметров участка цепи по закону Ома, определения общего сопротивления двух параллельных резисторов, расчёта параметров добавочного сопротивления, делителя напряжения, шунтов, амперметров и вольтметров. Также есть возможность двустороннего пересчёта сопротивлений при соединении резисторов «звездой» и «треугольником». Во втором разделе присутствуют два шаблона: для расчёта реактивного сопротивления катушки индуктивности и конденсатора. Порядок и схема вычислений полностью идентичны описанным ранее.

В пункте меню «Маркировка» присутствует три раздела: «Сопротивления», «Дроссели» и «SMD транзисторы». В первых двух можно задать цвет и количество (для резисторов) маркировочных полос для определения номинала и класса точности элемента. Также доступна и обратная операция – при заданных параметрах программа изобразит цветовую маркировку на модели. Во вкладке «SMD транзисторы» открывается поисковик, осуществляющий выборку из базы данных всех элементов, соответствующих заданным критериям поиска.

Пункт «Аналоги» по-сути также представляет собой поисковики по базам данных микросхем и транзисторов. При этом производится выборка соответствий между компонентами отечественного и зарубежного производства.

Калькулятор совместим с Windows XP, Windows 7 x32/x64.

Распространение программы: Freeware (бесплатная)

Официальный сайт программы "Калькулятор": http://calculator2006.narod.ru
Разработчик: Ivan219

Скачать Калькулятор

Обсуждение программы на форуме

cxem.net

Радио для всех - Лаборатория


В разделе представлены on-line калькуляторы

Цветовая маркировка резисторов
Расчет индуктивности
Расчёт реактивного сопротивления конденсатора C и реактивного сопротивления катушки L
Расчёт параллельного соединения резисторов и последовательного конденсаторов
Расчёт резистивного и ёмкостного делителей
Расчёт частоты колебательного контура и цепочки RC. Частота среза фильтра ФНЧ и ФВЧ
Компенсация реактивной мощности
Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности
Расчет элементов J антенны
Расчет резонансной частоты LC-контура
Расчет резистивного Пи аттенюатора
Делитель напряжения
Цветовой код конденсаторов
Стабилизация напряжения
Дроссели, намотанные на резисторах МЛТ
Реактивное сопротивление конденсатора
Реактивное сопротивление катушки индуктивности
Калькулятор определения номинала SMD-резистора
Расчет значения резистора для LM317
Онлайн калькулятор таймер 555
Расчет "Cantenna" (баночной антенны) для Wi Fi
Расчет усилителя на биполярном транзисторе
Калькулятор расчета компактных монолитных усилителей
Расчет силового трансформатора
Расчет дискоконусной антенны
Сопротивления для согласующего трансформатора
Расчет для тороидальных (ферритовых) сердечников Amidon
Расчет петлевого вибратора
Калькулятор DC-DC преобразователя MC34063A
Расчет выпрямителя для блока питания
Расчет гасящего конденсатора в блоке питания
Расчет резистора для подключения светодиода

Цветовая маркировка резисторов

 

Расчет индуктивности

 
Расчёты электронных цепей.

Вписываем значения и кликаем мышкой в таблице

Расчёт реактивного сопротивления конденсатора C и реактивного сопротивления катушки L

Реактивное сопротивление ёмкости
Xc = 1/(2πƒC)


Реактивное сопротивление индуктивности
XL = 2πƒL


Расчёт параллельного соединения резисторов и последовательного конденсаторов

Параллельное соединение двух сопротивлений
R =R1*R2/(R1+R2)


Последовательное соединение двух ёмкостей
C = C1*C2/(C1+C2)



Расчёт резистивного и ёмкостного делителей

Расчёт резистивного делителя напряжения
U1 = U*R1/(R1+R2)


Расчёт ёмкостного делителя напряжения
U1 = U*C2/(C1+C2)




Расчёт частоты колебательного контура и цепочки RC. Частота среза фильтра ФНЧ и ФВЧ

Частота резонанса колебательного контура LC
F = 1/(2π√(LC))


Пост. времени τ RC и частота среза RC-фильтра
τ = RC ;   Fср = 1/(2πτ)




Компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность Q = √((UI)²-P²)
Реактивное сопротивление X = U²/Q
Компенсирующая ёмкость C = 1/(2πƒX)




Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности

После сброса ввести два любых известных параметра

I=U/R;   U=IR;   R=U/I;   P=UI   P=U²/R;   P=I²R;   R=U²/P;   R=P/I²   U=√(PR)   I= √(P/R)


 

Расчет элементов J антенны


 


Дополнение: Арифметические калькуляторы и конвертеры величин

www.junradio.com