RCtijdconstanten

RC-tijdconstante is een kenmerk van RC-circuits die bestaan uit een weerstand (R) en een condensator (C). Het geeft aan hoe snel het circuit reageert op veranderingen, zoals een stapinvoer, en bepaalt hoe snel de spanning over de condensator verandert.

De tijdconstante tau (τ) wordt gedefinieerd als τ = R · C, uitgedrukt in seconden. Bij het opladen van een ontladen condensator via een weerstand volgt de spanning Vc(t) het patroon Vc(t) = Vfinal · (1 − e^(−t/τ)). Bij het ontladen is de spanning Vc(t) = Vinitial · e^(−t/τ).

Een belangrijke regel is dat na één tijdconstante ongeveer 63,2% van de verandering is voltooid. Na vijf tijdconstanten is de toestand bijna volledig bereikt (>99%). Voor opladen of ontladen door een stapinvoer is de tijd voor 50% verandering t ≈ τ · ln(2) ≈ 0,693τ.

In frequentiedomein heeft een RC-keten een afkapfrequentie f_c = 1/(2πRC). Dit bepaalt het -3 dB-punt voor RC-low-pass en RC-high-pass filters en beïnvloedt de filtering en de signaalrouting in analoge circuits.

Toepassingen omvatten tijdmetingen, pulsvorming, integratoren en differentiatoren, evenals eenvoudige filters en smoothing-functies in consumentenelektronica en meet- en regelingen. Praktisch gezien variëren R en C door tolerantie, temperatuur en componentlekkage (ESR van condensatoren, spanningsafhankelijkheid), waardoor werkelijke tijdconstanten af kunnen wijken van de nominale waarde. Het correct kiezen van R en C is essentieel voor gewenste transientrespons en filtratieprestaties.