저항과 정전용량으로부터 1차 RC 필터의 차단 주파수를 계산합니다. −3 dB 지점 fc = 1 / (2πRC)와 시정수 τ = RC를 구합니다.
입력
RC 필터의 직렬 저항 R입니다.
RC 필터의 정전용량 C입니다.
결과
값을 입력하면 계산 결과가 표시됩니다.
필터의 −3 dB 차단 주파수입니다: fc = 1 / (2πRC). 이 주파수에서 커패시터 리액턴스가 저항과 같아지고 출력 전력이 입력 전력의 절반이 됩니다.
세부 정보
RC 시정수 τ = RC입니다. 필터가 계단 변화의 약 63%에 도달하는 데 걸리는 시간이며, 차단 주파수와는 fc = 1 / (2πτ)로 연결됩니다.
RC 필터 차단 주파수
1차 RC 필터는 저항과 커패시터를 직렬로 연결한 것입니다. 가장 단순한 주파수 선택 회로이며, 이를 정의하는 단 하나의 숫자가 차단 주파수입니다. 통과시키는 대역과 감쇠시키는 대역의 경계가 되는 주파수죠. 이 계산기는 저항 과 정전용량 를 입력받아 차단 주파수 와 시정수 를 돌려줍니다.
공식
fc=2πRC1
물리량
기호
단위
차단 주파수
헤르츠 (Hz)
저항
옴 (Ω)
정전용량
패럿 (F)
시정수
초 (s)
차단은 −3 dB 지점입니다. 커패시터의 리액턴스가 저항과 같아지고, 출력 전력이 입력 전력의 절반으로 떨어지며, 진폭이 통과 대역값의 약 70.7%로 내려가는 주파수입니다. 이므로 가 되어, 차단 주파수는 시정수의 역수를 로 나눈 값입니다.
계산 예시
필터가 저항과 커패시터를 쓴다고 합시다.
fc=2π×1000×100×10−91=6.2832×10−41≈1591.5Hz
시정수는 입니다.
100 nF 커패시터의 차단 주파수
저항
차단 주파수
100 Ω
15.9 kHz
1 kΩ
1.59 kHz
10 kΩ
159 Hz
100 kΩ
15.9 Hz
왜 중요한가
같은 저항과 커패시터가 저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 모두 정의합니다. 둘은 차단 를 공유하고 출력을 어디서 취하느냐만 다릅니다. 저역 통과 필터는 아래 주파수를 통과시켜 신호를 매끄럽게 하고 고주파 노이즈를 제거하는 데 쓰이고, 고역 통과 필터는 위 주파수를 통과시켜 직류 오프셋을 막고 교류 신호를 결합하는 데 쓰입니다. 차단을 넘어서면 단일 RC 단이 데케이드당 20 dB로 감쇠하므로, 한 단으로 선택성이 부족하면 단을 직렬로 연결하거나 더 높은 차수의 구조로 옮겨 더 가파른 천이를 얻습니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
RC 필터의 차단 주파수란 무엇인가요?
차단 주파수는 1차 RC 필터가 신호를 3데시벨 감쇠시키는 지점, 즉 출력 전력이 입력 전력의 절반으로(진폭은 약 70.7%로) 떨어지는 지점입니다. fc = 1 / (2πRC)로 주어지며, 여기서 R은 옴 단위의 저항, C는 패럿 단위의 정전용량입니다. 이 주파수에서 용량성 리액턴스가 저항과 정확히 같아집니다.
저역 통과 필터와 고역 통과 필터의 차단 주파수는 같은가요?
같습니다. 같은 저항과 커패시터로 만든 저역 통과 필터와 고역 통과 필터는 차단 주파수 fc = 1 / (2πRC)를 공유합니다. 차이는 차단 어느 쪽을 통과시키느냐입니다. 저역 통과 필터는 출력을 커패시터 양단에서 취해 fc 아래 주파수를 통과시키고, 고역 통과 필터는 출력을 저항 양단에서 취해 fc 위 주파수를 통과시킵니다.
차단 주파수는 시정수와 어떤 관계인가요?
RC 회로의 시정수는 τ = RC로, 초 단위입니다. 차단 주파수는 그 역수를 2π로 나눈 값입니다: fc = 1 / (2πτ). 시정수가 클수록 차단 주파수가 낮아지므로, 시간 영역에서 느리게 반응하는 필터는 더 낮은 주파수에서 감쇠가 시작됩니다.
1차 RC 필터는 얼마나 빠르게 감쇠하나요?
단일 단 RC 필터는 차단을 넘어서면 주파수 10배(데케이드)당 20데시벨(옥타브당 약 6데시벨)로 감쇠합니다. 더 가파른 감쇠를 얻으려면 단을 직렬로 연결하거나 더 높은 차수의 필터 구조를 사용합니다. 1차 단 두 개는 데케이드당 약 40데시벨을 줍니다.