RC-Grenzfrequenz-Rechner
Ein 1-kΩ-Widerstand mit einem 1-µF-Kondensator ergibt eine Grenzfrequenz von etwa 159 Hz: die −3-dB-Ecke, ab der ein RC-Tiefpass höhere Frequenzen abschwächt und ein Hochpass sie durchlässt. Kostenlos in Ihrem Browser.
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Rechenbeispiel
- Widerstand R in Ohm
- 1.000
- Kapazität C in Farad
- 0,000001
- Filtertyp
- Low pass
- Grenzfrequenz Hz
- 159,1549430919
- Kreisfrequenz rad/s
- 1.000
- Zeitkonstante
- 0,001
Die Grenzfrequenz eines RC-Filters erster Ordnung ist die −3-dB-Ecke, an der eine Tiefpassstufe höhere Frequenzen abzuschwächen beginnt und eine Hochpassstufe sie durchzulassen beginnt. Für beide Topologien lautet die analytische Formel eins durch zwei pi mal Widerstand mal Kapazität, mit R in Ohm und C in Farad; so ergeben ein Kiloohm-Widerstand und ein Mikrofarad-Kondensator etwa einhundertneunundfünfzig Hertz — die Zahl, die jede Laborbank und jede Audio-Crossover-Skizze vor dem Layout braucht.
Was die Grenzfrequenz eines RC-Filters aussagt
Ein RC-Filter braucht nur zwei Bauteile, einen Widerstand und einen Kondensator, um manche Frequenzen durchzulassen und andere abzuschwächen. Liegt der Widerstand in Reihe und der Kondensator an Masse, entsteht ein Tiefpass; vertauschen Sie die beiden, wird daraus ein Hochpass. In beiden Fällen ist die Grenzfrequenz die −3-dB-Ecke, an der der Tiefpass höhere Frequenzen abzuschwächen beginnt und der Hochpass sie durchzulassen beginnt. Sie beträgt eins durch zwei pi mal Widerstand mal Kapazität, sodass 1 kΩ mit 1 µF bei etwa 159 Hz liegt. Diesen Wert brauchen Sie für eine Klangregelung, eine Anti-Aliasing-Stufe oder einen Filter gegen Sensorrauschen.
Einheiten, Nullwerte und die Kontrolle am Labortisch
Achten Sie zuerst auf die Einheiten. Geben Sie den Widerstand in Ohm ein, also 1000 für ein 1-kΩ-Bauteil, und die Kapazität in Farad, gern in wissenschaftlicher Schreibweise: 1e-6 für 1 µF und 1e-9 für 1 nF. Wer für einen Kondensator mit einem Mikrofarad einfach 1 eintippt, rechnet mit einem ganzen Farad, und die Grenzfrequenz fällt viel zu niedrig aus. Ein Widerstand oder eine Kapazität von null wird abgelehnt, weil die Division kein endliches Ergebnis hätte. Die Wahl zwischen Tiefpass und Hochpass beschriftet nur das Ergebnis, die Zahl bleibt gleich. Im Praktikum wird die Grenzfrequenz oft zuerst berechnet und der −3-dB-Punkt danach auf dem Steckbrett mit Funktionsgenerator und Oszilloskop bestätigt.
Anwendungsfälle
Labor- und Hausaufgabenprüfung
Studierende wählen R und C für eine RC-Tief- oder Hochpassstufe, berechnen fc und bestätigen den −3-dB-Punkt, bevor sie das Breadboard mit Oszilloskop oder Funktionsgenerator messen.
Häufige Fragen
Was passiert, wenn Widerstand oder Kapazität null ist?
Null-R oder -C würde die Grenzformel divergieren lassen (Division durch null); solche Werte werden abgelehnt und nicht berechnet.
Welche Einheiten soll ich für R und C verwenden?
Widerstand muss in Ohm und Kapazität in Farad angegeben werden. Nutzen Sie wissenschaftliche Notation für kleine Kondensatoren (zum Beispiel 1e-6 für 1 µF, 100e-12 für 100 pF).
Gilt dieselbe Formel für RC-Tiefpass und RC-Hochpass?
Ja. Eine RC-Stufe erster Ordnung nutzt in beiden Fällen eins durch zwei pi mal R mal C. Liegt der Widerstand in Reihe und der Kondensator an Masse, ist es ein Tiefpass; tauschen Sie die Bauteile, wird daraus ein Hochpass mit derselben Ecke.
Was bedeutet der −3-dB-Punkt eines RC-Filters?
Er ist die Grenzfrequenz selbst: Dort fällt der Amplitudengang auf minus drei Dezibel. Ab diesem Punkt beginnt ein Tiefpass, höhere Frequenzen abzuschwächen, und ein Hochpass beginnt, sie durchzulassen.
Was zeigen Kreisfrequenz und Zeitkonstante im Ergebnis?
Die Kreisfrequenz der Grenze ist eins durch R mal C in Radiant pro Sekunde, nützlich für Übertragungsfunktionen und Bode-Diagramme. Die Zeitkonstante ist R mal C in Sekunden. Bei 1 kΩ und 1 µF sind das 1000 rad/s und 1 ms.
Verwandte Tools
Für Entwickler — API-Zugang
Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.
Endpunkt
Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.
Aufruf aus Ihrem Stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/rc-filter-cutoff \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"resistance":1000,"capacitance":0.000001}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/rc-filter-cutoff", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
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body: JSON.stringify({
"resistance": 1000,
"capacitance": 0.000001
})
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const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/elec/rc-filter-cutoff",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"resistance": 1000,
"capacitance": 0.000001
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/rc-filter-cutoff", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"resistance":1000,"capacitance":0.000001}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"resistance":1000,"capacitance":0.000001}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/rc-filter-cutoff", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Beispiel-Anfrage
{
"resistance": 1000,
"capacitance": 0.000001
}Beispiel-Antwort
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.rc_filter_cutoff",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.
Preis
Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.
Fehler
| HTTP | Code | Bedeutung |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer). |
402 | insufficient_balance | Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht. |
404 | unknown_type | Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog. |
429 | rate_limited | Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt. |
Technische Hinweise
Was die RC-Grenzfrequenz bedeutet und wie Sie R und C wählen
Ein Serienwiderstand und ein Kondensator gegen Masse bilden einen Tiefpass erster Ordnung; tauschen Sie die Reihenfolge und Sie erhalten einen Hochpass erster Ordnung. In beiden Fällen kreuzt die Betragsantwort minus drei Dezibel bei f sub c gleich eins durch zwei pi R C. Geben Sie den Widerstand als endliche Ohm-Zahl ein — zum Beispiel tausend für ein Kiloohm-Bauteil — und die Kapazität in Farad, bei Bedarf in wissenschaftlicher Notation wie eins mal zehn hoch minus sechs für ein Mikrofarad oder eins mal zehn hoch minus neun für ein Nanofarad. Das optionale Feld filter_type akzeptiert low_pass oder high_pass, um die Topologie im JSON zu kennzeichnen; die numerische Formel ist für RC-Stufen erster Ordnung identisch, das Feld dokumentiert also Ihre Pipeline eher als einen anderen Solver-Pfad. Aliase R, ohms, C und farads werden akzeptiert, wenn Ihr Client diese Namen bereits spricht. Nullwiderstand oder Nullkapazität ist invalid_input, weil der Kehrwert divergiert; negative Beträge sind mathematisch für signierte symbolische Abläufe erlaubt, aber die praktische Auslegung nutzt fast immer positive Werte.
cutoff_hz, Winkelfrequenz, Zeitkonstante und Einheiten lesen
Einheiten sind explizit: ohm, F, Hz, rad/s und s. Bei Erfolg spiegelt die Antwort Widerstand und Kapazität mit stabilem Runden wider, das filter_type-Label und cutoff_hz als Hauptergebnis in Hertz. Die Winkelgrenzfrequenz in Radiant pro Sekunde ist eins über dem Produkt R C und erscheint als angular_cutoff_rad_s für Regelungstechnik oder Bode-Arbeit, die omega vor f bevorzugt. Das Feld time_constant ist einfach R mal C in Sekunden, dasselbe tau wie in Einschwingabschätzungen der Sprungantwort und verwandten RC-Produktrechnern. Die Formelzeichenkette ist immer fc gleich eins durch zwei pi R C und method ist immer rc_filter_cutoff, damit Downstream-Code ohne Formenschnüffeln verzweigen kann. Nutzen Sie cutoff_hz allein beim Dimensionieren von Klangreglern, Anti-Alias-Stufen oder Sensor-Rauschfiltern; nutzen Sie angular_cutoff_rad_s beim Abgleich zeitkontinuierlicher Übertragungsfunktionen H von s; nutzen Sie time_constant, wenn Sie bereits in tau denken und Konsistenz mit Sprungantwort-Tabellen wollen. Fehlende Felder, nicht endliche Zahlen, Beträge außerhalb der Grenzen sowie Null-R oder -C scheitern mit invalid_input und werden nach Ablehnung der Engine nicht berechnet.
API-Nutzung, Preise, Laborabläufe und praktische Grenzen
Rufen Sie den kostenlosen RC-Filter-Grenzfrequenz-Rechner im Browser für Laborvorbereitung, Vorlesungsdemos und schnelle Gegenprüfung von Taschenrechner-Ergebnissen auf, ohne SPICE oder eine Tabellenkalkulation zu installieren. Senden Sie einen JSON-Körper mit erforderlichem resistance und capacitance und optional filter_type auf low_pass oder high_pass. Nutzen Sie die Prepaid-API, wenn ein Design-Automatisierungsskript, Curriculum-Generator, IoT-Firmware-Konfigurator oder eine Bildungsplattform einen stabilen Vertrag unter KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreichem Element braucht; Validierungsfehler verbrauchen nie Guthaben. Kombinieren Sie diesen Endpoint mit parallelen Kapazitäts- oder RL-Zeitkonstanten-Werkzeugen, wenn der nächste Schritt Passive kombiniert oder RC- mit RL-Dynamik vergleicht, halten Sie die SEO-Absicht aber getrennt: Diese Seite beantwortet die Grenzfrequenz eines RC-Filters, nicht die Gesamtkapazität eines Banks und nicht induktives tau. Bauteilwerte sollten innerhalb der veröffentlichten Betragsgrenzen bleiben, damit Worker-Isolate sicher bleiben; extreme Produkte, die Gleitkomma überlaufen, scheitern geschlossen statt eine Frequenz zu erfinden. Autoren, die SDK ausliefern, können cutoff_hz und time_constant direkt in UI-Felder mappen, die Studierende erwarten, wenn sie f sub c gleich eins durch zwei pi R C von Hand lösen.
Integrationsbeispiele
Dimensionierung von Audio- und Sensorfiltern
Entwickler dimensionieren Klangregler, Anti-Alias-RC-Pads und Sensor-Rauschfilter, indem sie eine Grenzfrequenz in Hertz anstreben und Widerstand sowie Kapazität iterieren, ohne SPICE für eine Stufe erster Ordnung zu öffnen.
Firmware- und Curriculum-Automatisierung
Konfigurationstools und Unterrichtsbauer rufen einen stabilen Prepaid-Endpoint auf, um fc, omega_c und tau als strukturiertes JSON für Quizze, Rechner und Gerätekonfigurations-UIs zurückzugeben.
Technische Fragen
Wie berechne ich die Grenzfrequenz eines RC-Filters?
Senden Sie JSON mit resistance in Ohm und capacitance in Farad (zum Beispiel R: 1000, C: 1e-6). Die Antwort enthält cutoff_hz aus fc = 1/(2πRC) sowie Winkelgrenzfrequenz und RC-Zeitkonstante.
Ist die Formel für Tief- und Hochpass gleich?
Ja für RC-Stufen erster Ordnung. Beide Topologien nutzen fc = 1/(2πRC). Optionales filter_type kennzeichnet nur low_pass oder high_pass in der Antwort; es ändert die numerische Formel nicht.
Ist der RC-Filter-Grenzfrequenz-Rechner kostenlos?
Das Browser-Tool läuft kostenlos auf Ihrem Gerät. API-Aufrufe nutzen Prepaid-KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreichem Element; Validierungsfehler werden nicht berechnet.