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
计算结果
参数已修改,请重新计算。
| −3 dB 截止频率 fc | 245.539656 kHz |
|---|---|
| 固有谐振频率 f₀ | 159.154943 kHz |
| 品质因数 Q | 5 |
| 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。
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 kHz | 0.1 | 1.009895 | 0.08552402 |
| 79.5774715 kHz | 0.5 | 1.321637 | 2.422245 |
| 159.154943 kHz | 1 | 5 | 13.9794 |
| 318.309886 kHz | 2 | 0.3304093 | -9.618955 |
| 1.59154943 MHz | 10 | 0.01009895 | -39.91448 |
| 245.539656 kHz (fc) | 1.542771 | 0.7071068 | −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。
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