最近给一块采集板做 ADC 前端滤波,fc = 1/(2πRC) 这公式每次都要按一遍计算器,而且只知道 fc 不够——还得知道在某个具体频率上到底衰减多少、滤波会不会拖慢响应。后来用到一个在线 RC 滤波计算器,三个参数填进去结果就出来,顺手把用法和几次实测记成笔记,也方便以后回看。
工具地址:https://www.dd-cat.cn/tools/rc-filter
输入只有三个,输出刚好够用
输入就是三个数:电阻 R(单位 kΩ)、电容 C(单位 nF)、观察频率 f(单位 Hz,填 0 表示只算截止频率、不算衰减)。
输出这几个量:
- -3dB 截止频率 fc:低通、高通通用,此处增益降约 3dB、相位滞后约 45°;
- 时间常数 τ = RC:阶跃下电容充到 63.2% 的用时,5τ 基本算建立完成;
- 任意频点增益:同时给 dB 和幅值倍数,并标一句「一阶 -20dB/十倍频」;
- 电路图和波特图:低通(R 串入、C 到地)与高通(C 串入、R 到地)两张示意随参数联动,波特图上标出 fc 红线和观察频点。
改一个数结果立刻变,当前参数会同步进 URL,链接发给同事打开就是同一组数,不用截图对参数。
一次实际使用:ADC 抗混叠
打开默认参数就是常用的 R = 1kΩ、C = 100nF、f = 1kHz:
- fc ≈ 1.59 kHz;
- τ = 100 µs;
- 1 kHz 处约 -1.4 dB,通带内基本无损。
这正是 ADC 前端最常用的组合。按采样定理,高于采样率一半(fs/2)的干扰会折叠进带内、数字滤波救不回来,得在进 ADC 前用模拟低通先把高频压掉。以 100 kHz 采样为例,fc 放在几 kHz,通带几乎不衰减,带外又有抑制。
把 f 改成 10 kHz 再算:f/fc ≈ 6.3,增益约 -16 dB(幅值 ×0.157)。超过 fc 一个倍频程后,一阶网络每十倍频再掉 20 dB,压带外毛刺效果明显。
另外三个我用到的场景
PWM 转模拟
没真 DAC 的 MCU,常用 PWM + 低通凑近似直流。PWM 10 kHz、R = 1kΩ、C = 100nF,fc ≈ 1.59 kHz,10 kHz 基波约 -16 dB。纹波想更小就再降 fc 或改二阶,但要接受更慢的建立:τ = 100 µs 意味着 5τ = 0.5 ms 才稳到 99.3%,这两件事是同一枚硬币。
高通 AC 耦合
C 串入、R 到地就成高通,用来隔直流。音频输入常用 C = 1µF、R = 10kΩ,fc ≈ 15.9 Hz、τ = 10 ms,20 Hz 以上基本无损,直流被完全挡住。示意图会自动切成高通接法,避免低通 / 高通接反。
缓启动与消抖
复位展宽、上电缓启动、按键消抖,本质都是 RC 充放电时间。R = 10kΩ、C = 1µF 时 τ = 10 ms、5τ = 50 ms,直接对照工具给的 τ 判断响应快慢够不够。
常用组合速查
| R | C | fc | τ | 我常拿它做 |
|---|---|---|---|---|
| 1 kΩ | 100 nF | ≈ 1.59 kHz | 100 µs | ADC 抗混叠、PWM 平滑 |
| 4.7 kΩ | 100 nF | ≈ 339 Hz | 470 µs | 慢变信号调理 |
| 10 kΩ | 100 nF | ≈ 159 Hz | 1 ms | 低频去噪 |
| 10 kΩ | 1 µF | ≈ 15.9 Hz | 10 ms | AC 耦合、去直流 |
| 100 Ω | 10 nF | ≈ 159 kHz | 1 µs | 高速信号限带宽 |
几点注意
- 低通 / 高通接法要分清:低通是 R 串入、C 到地、输出取 C 上;高通是 C 串入、R 到地、输出取 R 上。两型 fc = 1/(2πRC) 公式一样,取输出点不同。
- 一阶就是 -20dB/十倍频:要更陡的过渡带得串级成二阶以上。
- τ 决定建立速度:1τ 到 63.2%、3τ 到 95%、5τ 到 99.3%。滤波越深、响应越慢。
- 电容选型:优先 NP0/C0G(小容量、温度稳)或 X7R(容量适中),别用 Y5V 这类温漂压电明显的;电阻别取太大,免得和后级输入阻抗分压引误差。
波特图怎么看
低通的图:幅频低频贴着 0dB 平坦,越过 fc(红线)后按 -20dB/十倍频下滑,fc 处正好 -3dB;相频 fc 处 -45°,低频趋 0°、高频趋 -90°(高通为镜像)。填的 f 会作为观察频点标在幅频曲线上,某个频点衰减多少一眼看到。
结论就一句:公式简单,但「接下来」那几步——某个频点衰减多少、响应多慢——它都替你算好了。链接已放进收藏夹,需要时和分压、LC 谐振那几个一起用。