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信号处理模拟器

串联RLC带通滤波器计算器|谐振、Q值与带宽

计算以电阻两端电压为输出的理想串联RLC带通响应,比较谐振频率、Q值、半功率带宽,以及观察频率处的增益与相位。

参数
电阻 R
Ω
电感 L
mH
电容 C
μF
观测频率 f
Hz
计算结果
—
共振频率 f_0
—
Q 因子
—
带宽 BW
—
增益(观测 f)
相位(观测 f): —
串联 RLC 带通电路
波特图(增益特性)
理论与主要公式

传递函数(R 两端输出):

$$H(j\omega) = \dfrac{R}{R + j\!\left(\omega L - \dfrac{1}{\omega C}\right)}$$

共振频率、Q 因子、带宽:

$$f_0 = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}},\quad Q = \dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{L}{C}} = \dfrac{\omega_0 L}{R},\quad \mathrm{BW} = \dfrac{f_0}{Q}$$

谐振时幅值比为1,相位为0°。低频侧渐近斜率为+20 dB/decade,高频侧为−20 dB/decade。半功率点的精确关系为fL·fH=f0²、fH−fL=BW。f0±BW/2仅为高Q近似,不适用于默认Q=1算例。

模型与输入定义

理想电压源驱动串联R、L、C,无负载测量R两端电压。L以mH、C以μF输入,内部转换为H与F。实际信号源电阻和电感绕组电阻须另外处理。

复现计算结果

  1. 用数值框或滑块设置R[Ω]、L[mH]、C[μF]。
  2. 改变观察频率f[Hz],读取电阻电压增益和相位。理想谐振增益为0 dB。
  3. 仅增大R时,Q降低、带宽增大,而谐振频率不变。

可复现算例

R=100 Ω、L=10.0 mH、C=1.000 μF时,f0=1/(2π√LC)=1591.55 Hz、Q=√(L/C)/R=1、BW=R/(2πL)=1591.55 Hz。半功率下限fL=983.63 Hz、上限fH=2575.18 Hz,且fH−fL=BW。f=1592 Hz时,显示增益约0.00 dB,相位约0.0°。

只改变R,观察带宽变化,同时确认谐振频率保持不变。

🙋
这个算例应检查什么?
🎓
每次只改变一个输入,对照公式与界面结果的变化。 仅增大R时,Q降低、带宽增大,而谐振频率不变。

适用范围与注意事项

该无源电路的电阻电压增益不超过1。存在信号源或绕组电阻时,应区分总串联电阻与测量输出所跨接的电阻。模型不含寄生效应、自谐振与负载。图表显式采样谐振和半功率点,避免漏掉高Q窄峰。

常见问题

不是。f0=√(fL fH)是几何平均,低Q时与算术平均的差异更明显。
在此理想串联电路的电阻电压输出模型中不会。f0=1/(2π√LC),Q降低且带宽增大。
理想情况下R两端输出幅值等于输入,这与L或C两端电压不同。
两个半功率点之间的频率间隔,即幅值为峰值的1/√2、增益−3.0103 dB。本模型中BW=R/(2πL)。

模型依据

检查范围包括显示单位、参考计算、输入敏感性、边界条件及三语言结果,不代表规范符合性或实际工程精度保证。