R und C zur Impedanz berechnen
Rechner und Formeln zur Berechnung von R und C bei gegebener Impedanz und Grenzfrequenz
RC Impedanz Rechner
RC Impedanz Berechnung
Mit dieser Funktion kann der Widerstand und der Kondensator einer RC-Serienschaltung (Hochpass / Tiefpass) bei gegebener Impedanz und Grenzfrequenz berechnet werden.
RC Impedanz Theorie
Grenzfrequenz-Bedingung
Bei der Grenzfrequenz ist der Blindwiderstand des Kondensators identisch mit dem ohmschen Widerstand. Diese Bedingung ermöglicht die Berechnung der RC-Komponenten bei gegebener Impedanz.
Grundformeln
Bei Grenzfrequenz: R = XC, daher:
Berechnungsformeln
Aus gegebener Impedanz Z und Frequenz f werden R und C berechnet.
RC Impedanz - Theorie und Anwendungen
Impedanz bei der Grenzfrequenz
Bei der Grenzfrequenz einer RC-Schaltung sind der ohmsche Widerstand R und der kapazitive Blindwiderstand XC gleich groß. Diese besondere Bedingung ermöglicht es, aus einer gewünschten Impedanz die entsprechenden Bauteilwerte zu berechnen.
Mathematische Herleitung
Allgemeine Impedanz
Impedanz einer RC-Serienschaltung nach dem Pythagoras.
Bei Grenzfrequenz
Vereinfachung bei f = fg, wo R = XC.
Berechnungsschritte
Schritt 1: Widerstand
Der Widerstand wird aus der gegebenen Impedanz berechnet.
Schritt 2: Blindwiderstand
Bei Grenzfrequenz sind R und XC gleich.
Schritt 3: Kapazität
Die Kapazität folgt aus XC und der Frequenz.
Praktische Anwendungen
Filterdesign:
Oszillatoren:
Impedanzkonverter:
Wichtige Eigenschaften
Charakteristische Werte
- Impedanz-Minimum: Bei f = 0 ist Z = R (rein ohmsch)
- Grenzfrequenz: Bei f = fg ist Z = √2 · R
- Phasenwinkel: Bei fg beträgt φ = ±45°
- Frequenzabhängigkeit: Z steigt mit der Frequenz
- Anwendungsbereich: Hauptsächlich bei Grenzfrequenz optimal
Design-Hinweise
Hochpass-Anwendung
- Kondensator in Serie
- Ausgang am Widerstand
- Hohe Frequenzen durchgelassen
- AC-Kopplung möglich
Tiefpass-Anwendung
- Widerstand in Serie
- Ausgang am Kondensator
- Tiefe Frequenzen durchgelassen
- Glättung möglich
Berechnungsbeispiel
Beispiel: 600Ω bei 1kHz
Gegeben: Z = 600Ω, f = 1kHz
Ergebnis: R ≈ 424Ω, C ≈ 375nF
Toleranzen und Praktische Überlegungen
Wichtige Designaspekte
- Bauteiltoleranz: Standard-Bauteile haben ±5% bis ±20% Toleranz
- Temperatureinfluss: Kapazitäten und Widerstände sind temperaturabhängig
- Frequenzstabilität: Nur bei Grenzfrequenz exakte Impedanz
- Belastung: Nachfolgende Schaltungen beeinflussen die Impedanz
- Standardwerte: Verwendung von E-Reihen-Werten erforderlich