RC/LCフィルタ計算機
パッシブおよびアクティブフィルタを設計します。ローパス、ハイパス、バンドパス、ノッチフィルタの部品値を計算します。
計算機
この計算機の使い方
このフィルター計算機は、オーディオ、RF、および一般的な信号調整アプリケーション向けの パッシブRC/LCフィルターとアクティブオペアンプフィルターの設計を支援します。
- フィルタータイプを選択 — ローパス、ハイパス、バンドパス、またはノッチ
- トポロジーを選択 — パッシブ(RC/LC)またはアクティブ(オペアンプベース)
- カットオフ周波数を入力 — LP/HPフィルターの-3dBポイント
- インピーダンスを設定 — 抵抗値を決定します
- バンドパスの場合 — Q値を決定するために帯域幅も指定
- 計算をクリック — 部品値を取得
フィルタータイプの説明
ローパスフィルター
カットオフ周波数以下の周波数を通過させ、高い周波数を減衰させます。 ADC前のアンチエイリアシング、高周波ノイズの除去、オーディオの低音抽出に使用されます。
ハイパスフィルター
カットオフ周波数以上の周波数を通過させ、低い周波数を減衰させます。 DCブロッキング、低周波ランブルの除去、オーディオの高音抽出に使用されます。
バンドパスフィルター
特定の帯域内の周波数を通過させ、帯域外の周波数を減衰させます。 Q値が選択性を決定します:Q値が高いほど帯域幅が狭くなります。
ノッチフィルター(バンドストップ)
特定の周波数を減衰させながら、他のすべてを通過させます。 50/60Hzの電源ハムや特定の干渉周波数を除去するために一般的に使用されます。
フィルター応答の比較
| フィルター | ロールオフ(1次) | 位相シフト | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| ローパス | -20 dB/ディケード | 0°から-90° | アンチエイリアシング、ノイズ除去 |
| ハイパス | +20 dB/ディケード | +90°から0° | DCブロッキング、ランブル除去 |
| バンドパス | ±20 dB/ディケード | +90°から-90° | ラジオチューニング、トーン検出 |
| ノッチ | fcで深いヌル | fcで±180° | ハム除去、干渉 |
設計のヒント
パッシブフィルターとアクティブフィルター
| 項目 | パッシブ | アクティブ |
|---|---|---|
| 電源 | 電源不要 | 電源が必要 |
| ゲイン | 損失のみ | 増幅可能 |
| Q値 | 部品により制限 | 非常に高くできる |
| サイズ | かさばる可能性あり(インダクタ) | コンパクト |
| 帯域幅 | DCから非常に高い周波数まで | オペアンプにより制限 |
部品の選択
- 抵抗:精度のために1%許容差の金属皮膜を使用
- コンデンサ:安定性のためにC0G/NP0、それほど重要でない場合はX7Rも可
- インダクタ:DCR、飽和電流、自己共振を考慮
- オペアンプ:帯域幅、ノイズ、電源要件に基づいて選択
一般的なインピーダンス値
- オーディオ:10kΩ〜100kΩ(低ノイズのための高インピーダンス)
- RF:50Ωまたは75Ω(標準伝送線路インピーダンス)
- 計測:1kΩ〜10kΩ(ノイズと負荷のバランス)
よくある間違いを避ける
- フィルター応答への信号源と負荷インピーダンスの影響を考慮する
- 高周波でのコンデンサの寄生インダクタンスを考慮する
- より良いQ値のために低ESRコンデンサを使用する
- 負荷を防ぐために高インピーダンスフィルターをバッファする
よくある質問
-3dBカットオフ周波数とは何ですか?
-3dBポイントは、出力電力が入力電力の半分になる点です(電圧は入力の約70.7%)。 これはフィルターカットオフ周波数の標準的な定義です。 このポイントより上/下では、減衰はフィルターのロールオフレートで増加します。
より急なロールオフを得るにはどうすればよいですか?
高次のフィルターを使用します。各次数は20 dB/ディケードのロールオフを追加します。 複数の1次段をカスケードするか、2次のSallen-Key、 バターワース、またはチェビシェフトポロジーを使用します。高次数は より多くの部品と慎重な設計が必要です。
なぜパッシブの代わりにアクティブフィルターを使用するのですか?
アクティブフィルターはゲインを提供でき、インダクタ(低周波ではかさばる)を必要とせず、 高いQ値を達成できます。オーディオおよび低周波アプリケーションに理想的です。 ただし、オペアンプの帯域幅によって制限され、電源が必要です。
バンドパスフィルターにはどのQ値を使用すべきですか?
Q = 中心周波数 / 帯域幅。一般的なフィルタリングでは、Q値1〜10が一般的です。 選択的な周波数検出には高いQ(10〜100)。非常に高いQ(100以上)は 精密部品が必要で、不安定になる可能性があります。
これらの計算値はどれくらい正確ですか?
公式は理想的な部品に対しては正確です。実際の精度は部品の許容差に依存します (1%抵抗、5%コンデンサ = 約6%の周波数誤差)。 精密アプリケーションでは、トリマー部品または選別された値を使用します。