ローパスフィルタ計算機

ローパスフィルタはゆっくり変化する信号を通し、設定した周波数より高い成分を減らします。その遷移は遮断周波数、利得、減衰量、位相差で表します。標準的な一次RCまたはRLフィルタの遮断周波数では、電圧利得は約0.707、減衰量は3.01デシベルです。遮断周波数より十分低い信号はほぼ損失なく通り、十分高い信号ほど強く抑制されます。ノイズ低減、センサ信号調整、音質調整、アンチエイリアシング、電源平滑化、制御系などに使われます。 RCローパスは直列抵抗と接地したコンデンサを使い、コンデンサ両端から出力を取ります。遮断周波数は、一を二πと抵抗と静電容量の積で割った値です。RLローパスは抵抗とインダクタを使い、低周波が通るように出力を配置します。遮断周波数は、抵抗を二πとインダクタンスの積で割った値です。計算機はマイクロファラドとミリヘンリーを基本SI単位に換算して計算します。どちらの一次モードでも、利得は一を「一と周波数比の二乗の和」の平方根で割った値、位相は周波数比の逆正接の負値です。 LCモードは、一を二πとインダクタンス・静電容量の積の平方根で割った理想共振周波数を使います。実際のLCフィルタには信号源抵抗、負荷抵抗、部品損失があり、これらが減衰を決め、共振ピークを生むこともあります。汎用的で安定した目安として、この計算機はピークのない正規化された二次ローパス応答を表示します。概略の把握には役立ちますが、既知の信号源・負荷インピーダンスを含む回路固有のRLC伝達関数の代わりにはなりません。 減衰量は電圧利得の常用対数に負の二十を掛けて求めます。正のデシベル値が大きいほど出力は小さくなります。位相は度で表示し、このローパスの規約では出力の遅れを示します。部品公差、コンデンサの等価直列抵抗、コイルの巻線抵抗、寄生容量、温度、負荷により実際の応答は変化します。高周波では基板配置や伝送線路の影響が支配的となり、単純な集中定数モデルでは不十分な場合があります。 結果を使って初期の標準部品値を選び、試験周波数と遮断周波数の関係を把握してください。その後、実際の信号源と負荷の条件で、メーカーのインピーダンスモデル、シミュレーション、実測により回路を確認します。部品の電圧、電流、電力、自己共振周波数、公差の定格も確認してください。能動フィルタや高次の受動回路にはQ値や段間相互作用の追加式が必要ですが、遮断周波数、利得、減衰量、位相は共通する設計の基本です。