Skip to content
RFrftools.io
General

Calculadora de Constante de Tiempo RC

Calcula la constante de tiempo tau, frecuencia de corte y respuesta temporal de circuitos RC.

Loading calculator...

Fórmula

τ=RC,f−3dB=12πRC\tau = RC, \quad f_{-3dB} = \frac{1}{2\pi RC}
τ— Constante de tiempo (s)
R— Resistencia (Ω)
C— Capacitancia (F)

Cómo Funciona

La calculadora de constantes de tiempo RC calcula τ= RC y la respuesta transitoria, algo esencial para el diseño de filtros, los circuitos de rebote, las aplicaciones de temporización y el análisis de ondulaciones de la fuente de alimentación. Los diseñadores de circuitos analógicos, los ingenieros de sistemas integrados y los especialistas en procesamiento de señales lo utilizan para diseñar filtros de paso bajo, establecer los tiempos de carga y calcular el comportamiento de estabilización. Según Horowitz & Hill 'Art of Electronics' (3a ed., pág. 21), la tensión en un condensador de carga sigue a V (t) = V_final × (1 - e^ (-t/τ)), alcanzando el 63,2% en t =, el 86,5% en 2, el 95,0% en 3, el 98,2% en 4 y el 99,3% en 5 La frecuencia de corte de -3 dB de un filtro de paso bajo RC es f_c = 1/ (2π RC) = 1/ (2 π). Para una temporización precisa (± 1%), las tolerancias de los componentes deben ser ≤ 0,5%, ya que el error de temporización es igual a la suma de las tolerancias R y C.

Ejemplo Resuelto

Diseñe un filtro de suavizado para un muestreo ADC de 16 bits a 100 kSPS. Según Nyquist, f_max = 50 kHz; ajuste el filtro f_c a 40 kHz para permitir una banda de protección del 20%. Calcula RC: τ= 1/ (2π × 40 kHz) = 3,98 μs. Elige R = 3,9 kΩ (serie E24) y, a continuación, C = τ/R = 3,98 μs/3,9 kΩ = 1,02 nF; selecciona 1nF (valor estándar). F_c real = 1/ (2π × 3,9 kΩ × 1nF) = 40,8 kHz. En el caso de los ADC de 16 bits que requieren una atenuación de 96 dB en Nyquist, una sola etapa RC solo proporciona 20 dB/década: coloque 5 etapas en cascada o utilice un filtro activo (Sallen-Key). Para lograr una precisión de 16 bits (0,0015%) se necesitan 11,7 μs = 46,5 μs por etapa.

Consejos Prácticos

  • ✓Para una sedimentación de 5 (99.3%), multiplique τ× 5; un circuito de 100 kΩ + 10 nF (τ= 1 ms) requiere 5 ms para obtener una precisión del 0.7%
  • ✓Utilice los condensadores NP0/C0G para los circuitos de temporización: el coeficiente de temperatura de ± 30 ppm/°C frente al ± 15% del X7R provoca solo una desviación del 0,3% por encima de los 100 °C
  • ✓En el caso de los filtros RC de alta impedancia (R > 1 MΩ), la fuga del condensador se vuelve significativa: los condensadores de película de polipropileno tienen IR > 10 GΩ, frente a 1 MΩ en algunos tipos de cerámica

Errores Comunes

  • ✗Suponiendo un cambio de voltaje lineal: los circuitos RC son exponenciales; la aproximación lineal subestima el tiempo de carga en un 37% con una constante de tiempo
  • ✗Uso de condensadores cerámicos para una sincronización precisa: los condensadores X7R varían ± 15% con la temperatura y ± 25% con el voltaje aplicado; utilizan condensadores de película (± 2% en el rango completo)
  • ✗Ignorando la impedancia de la fuente: una resistencia de fuente de 1 kΩ se suma al filtro R, desplazando f_c por la relación R_source/ (R + R_source)

Preguntas Frecuentes

= RC es la constante de tiempo en segundos (Ω × F = s). En t = α, la tensión alcanza el 63,2% durante la carga o disminuye hasta el 36,8% durante la descarga. Este valor del 63,2% es igual a (1 - 1/e), donde e = 2,718. Para un circuito de 10 kΩ + 100 nF, τ= 1 ms.
Matemáticamente, nunca (enfoque asintótico). Prácticamente: 5 = 99,3%, 7 = 99,9%, 10 = 99,995%. Para una precisión ADC de 12 bits (0,024%), basta con 8,5; para 16 bits (0,0015%), basta con 11,7, según el «Manual de conversión de datos» de Kester.
Sí, un filtro de paso bajo RC tiene f_c = 1/ (2π RC) y una atenuación de 20 dB/década. Para obtener un corte más nítido, coloca varias etapas en cascada: n etapas dan 20 n dB/década. Un filtro RC de 2 etapas alcanza los 40 dB/década; los filtros activos (Butterworth, Chebyshev) logran pendientes más pronunciadas con menos componentes.
Error en el peor de los casos = R_tolerance + C_tolerance. Una resistencia del 5% más un condensador del 10% produce un error de temporización de ± 15%. Para una precisión de temporización de ± 1%, utilice resistencias del 0,5% y condensadores del 1% (el método RSS arroja un error de √ (0,5² + 1²) = 1,1%).
R en ohmios (Ω), C en faradios (F), τen segundos (s). Combinaciones comunes: 1 kΩ × 1 μF = 1 ms; 10 kΩ × 100 nF = 1 ms; 1 MΩ × 1 μF = 1 s. Verifica las unidades: Ω × F = (V/A) × (C/V) = C/A = s.
Una carga completa al 99,3% lleva un 5%. Para 100 kΩ + 10 μF: τ= 1 s, carga completa ≈ 5 s. Para una mayor precisión: 99.9% = 6.9, 99.99% = 9.2. Según las notas de la aplicación Maxim, en las fuentes de alimentación conmutadas, la configuración estándar es de 10° para la secuencia de inicio.
Los interruptores mecánicos rebotan entre 1 y 20 ms. Usa R = 10 kΩ, C = 100 nF: α = 1 ms, 5 = 5 ms de tiempo de rebote. Añada una entrada de activación Schmitt (74HC14 con histéresis de 0,9 V a 5 V) para obtener bordes limpios. Para las entradas MCU de 3,3 V, 10 kΩ + 100 nF funcionan directamente; las entradas GPIO Schmitt tienen una histéresis de 0,2 a 0,4 V según las hojas de datos del STM32.
f_c = 1/ (2π RC). Para R = 10 kΩ, C = 10 nF: f_c = 1/ (2π × 10₂ × 10-1) = 1592 Hz. En f_c, ganancia = -3 dB (0,707 ×); en 10 × f_c, ganancia = -20 dB (0,1 ×). Para aplicaciones de audio, defina f_c a 20 kHz para eliminar el aliasing; para filtrar sensores, defina f_c a 10 veces el ancho de banda de la señal.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

Resistor Kit (1%, E24)

Precision 1% thin-film SMD resistor assortment, 0402 package

Amazon →

Ceramic Capacitor Kit

MLCC ceramic capacitor assortment in 0402 package

Amazon →

Solderless Breadboard

Full-size breadboard for circuit prototyping

Amazon →

Calculadoras relacionadas

General

Ley de Ohm

Calcula tensión, corriente, resistencia y potencia usando la Ley de Ohm y la Ley de Joule.

General

Resonancia LC

Calcula la frecuencia de resonancia, impedancia y factor Q de circuitos LC en serie y paralelo.

General

Código de Colores

Decodifica el código de colores de resistencias de 4 y 5 bandas para obtener valor y tolerancia.

General

Serie / Paralelo

Calcula la resistencia equivalente de agrupaciones de resistencias en serie, paralelo y mixtas.