RCローパスフィルタの波形の遅れ時間の計算方法は?時定数の考え方を調べた

RCローパスフィルタを入れたとき、波形がどのくらの時間なまるのか？

別の言い方をすると、

LowからHighに上がる信号にRCローパスフィルタを通すと、波形がHighになるまでどのくらいの時間がかかるのか？

計算上、どのくらいかかるのかの目安を知りたい時、

私は、組み込みシステムのエンジニアをやっていますが、ハードの方が苦手で、時定数とか、フィルタとか、そういうところの理解があまりできていません。

ここでは、抵抗値とコンデンサの容量に応じて、どのくらいの波形のなまりが出るのか？

計算方法を調べました。

ここでは、小難しい計算とかは書きません。

あくまで、ハードが苦手な組み込みソフトのエンジニアが知っておくと便利な必要最小限の内容です。

波形が立ち上がる（立ち下がる）までの遅れ時間（時定数）はこう考えればよい

教科書やネットを調べれば、たくさんの情報が出てくる時定数という用語。

RC回路（フィルタ）の時定数は、

時定数＝　C×R

時定数は、コンデンサの容量×抵抗値をすれば出てきます。

単位は、ｓ（秒）

時定数＝　C×R　の時間（ｓ）が経過したとき、

Lowだった信号が、電源電圧の約63％のレベルにまでHighになる。

と理解しておけばOK.

また、時定数の２倍の時間（２×C×R）が経過したら、約８６％のレベルにまで信号がHighになる。

この程度覚えておけば十分です。

では、この公式を具体的な数値を入れて計算しておきます。

時定数を具体的な数値で計算し、だいたいの遅れ時間をイメージする

ヤフー知恵袋に、こんな質問が書いてあります。

具体的な計算はこうです。

時定数＝C*Rとあるのですが、

もし抵抗R=10kΩとコンデンサC=0.1μFの直列回路の場合単純に10000*0.1*10^-6でいいのでしょうか？

 

単位を秒で得るなら、10000*0.1*10^-6で良いです。

引用元：https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1289063237

この場合の時定数は、

R=10000 、C＝0.1 * 10^{^-6}

から、

時定数　= 10000 * 0.0000001 = 0.001 (秒）= 1msec

つまり、信号が、Lowから約63%のレベルまでHighに立ち上がるのに、1msec掛かるということ。

別の言い方をすると、

コンデンサを入力電圧の63%まで充電するのに要する時間が1msecといういうこと。

意外と簡単でしたね、考え方は。

あと、時定数を自動計算してくれるサイトがあります。

「keisan RC回路の時定数」

と検索すれば、計算サイトが出てきます。便利です。