工程计算 · 公式可核对

LC 滤波器计算器

输入电感、电容和负载电阻,分别计算 LC 低通或高通的 −3 dB 截止频率、固有谐振频率、Q 值及指定频率增益。

输入参数

1 mH = 1000 μH
1 μF = 1000 nF
使用目标工作频率附近的有效电阻。
1 MHz = 1000 kHz
恢复示例

计算结果

−3 dB 截止频率 fc245.539656 kHz
固有谐振频率 f₀159.154943 kHz
品质因数 Q5
特征阻抗 √(L/C)10 Ω
检查频率处增益4.178485 dB
电压幅值比 |Vout/Vin|1.617798

当前结果对应: LC 低通 · 检查频率 100 kHz

理想电压源,源阻抗为 0;理想 L、C,纯电阻负载 R。Q > 1/√2 时存在增益峰值。

VinVoutLCRGND
示意图,不按比例绘制。

频率响应参考

相对于所示电路的单位通带增益;dB 为 20 log₁₀|Vout/Vin|。

频率f/f₀|Vout/Vin|增益 (dB)
15.9154943 kHz0.11.0098950.08552402
79.5774715 kHz0.51.3216372.422245
159.154943 kHz1513.9794
318.309886 kHz20.3304093-9.618955
1.59154943 MHz100.01009895-39.91448
245.539656 kHz (fc)1.5427710.7071068−3.0103

公式与适用电路

f₀ = 1 / (2π√LC)   ·   Z₀ = √(L/C)   ·   Q = R / Z₀

令 x = f/f₀,低通幅值为: |HLP| = 1 / √[(1−x²)² + (x/Q)²]

高通幅值为: |HHP| = x² / √[(1−x²)² + (x/Q)²]

令 a = 2 − 1/Q²,y = (a + √(a² + 4))/2,则低通 fc = f₀√y,高通 fc = f₀/√y。半功率点通常称为 −3 dB,精确值是 −3.0103 dB。

公式中 L 用 H、C 用 F、R 用 Ω。模型不包含源阻抗、绕组电阻、电容 ESR、自谐振及非线性负载,不能直接用于 π 型、T 型或共模扼流圈整体电路。

可复算示例

取 L = 10 μH、C = 100 nF、R = 50 Ω:f₀ = 159.155 kHz,Z₀ = 10 Ω,Q = 5。低通 fc 约 245.540 kHz,高通 fc 约 103.162 kHz。由于 Q 较高,两者都存在峰值;不能把 f₀ 直接标成截止频率。

载入 Q = 1/√2 的 Butterworth 示例

常见问题

f₀ 什么时候等于截止频率?

本模型在 Q = 1/√2 时为二阶 Butterworth 响应,此时 fc = f₀。改变负载会改变 Q 与截止频率,但相同 L、C 的 f₀ 不变。

为什么无源电路电压增益可以大于 1?

L、C 储能交换会造成谐振电压峰值;这不代表产生了额外能量。实际损耗、驱动能力及元件额定值仍需检查。

相关工具与公式参考

Coilcraft: second-order filter transfer function · Analog Devices: A Filter Primer