ハイパスおよびローパスフィルター回路をすばやく設計する方法

この投稿では、複雑なシミュレーションや計算の手間をかけずに、ハイパスフィルターやローパスフィルター回路などのオーディオフィルター回路を簡単に設計する方法を学びます。提示された設計により、必要な特定の周波数帯域に対してのみフィルター回路を作成し、他のすべての不要な周波数をブロックすることができます。

ハイパスフィルターとは

名前が示すように、ハイパスフィルター回路は、特定の選択された周波数より下のすべての周波数を減衰させ、このしきい値を超えるすべての周波数を通過または許可するように設計されています。原理はローパスフィルター回路とは正反対です。

カットオフ範囲は通常、比較的高い周波数範囲（kHz）です。

次のハイパスフィルター応答グラフは、周波数が低下するにつれて、選択したカットオフしきい値を下回るすべての周波数がどのように減衰またはブロックされるかを示す波形画像を示しています。

次の2つの画像は、標準のハイパスフィルター回路として構成されています。最初の画像はデュアル電源で動作するように設計されており、2番目の画像はシングル電源で動作するように指定されています。

上記の両方の構成で、オペアンプは中央処理アクティブコンポーネントを形成し、オペアンプの入力ピン間に配線された関連する抵抗とコンデンサは、これらの値に応じて、ハイパスフィルタのカットオフポイントを決定するために導入されます。受動部品は、ユーザーの仕様または要件に従って計算されます。

カスタマイズされたハイパスフィルターを設計する方法

提案されているように、ハイパスフィルタ回路を迅速に設計するために、次の式とそれに続くステップを使用して、関連する抵抗とコンデンサを計算できます。

まず、C1またはC2に適切な値を任意に選択します。どちらも同じにすることができます。

次に、次の式を使用してR1を計算します。

R1 = 1 /√2xπxC1x周波数

ここで、「周波数」という用語は、他の不要な周波数を徐々に減衰または無視する必要がある、望ましいハイパスカットオフしきい値を指します。

最後に、次の式を使用して、上記と同じ方法でR2を計算します。

R2 = 1 /2√2xπxC1x周波数

ハイパスフィルター回路の単一電源バージョンは、まったく重要ではなく、C1の約100倍または1000倍になる可能性がある別のコンデンサCoutを含むことがわかります。

上記の説明は、高音制御回路である可能性のある特定のアプリケーションに対して、誰でもハイパスフィルター回路をすばやく計算および設計できることを示しています。 10バンドグラフィックイコライザー またはホームシアターサーキットなど。

ローパスフィルターのしくみ

名前が示すように ローパスフィルター回路 は、目的のカットオフしきい値より低いまたは低い周波数の好ましい範囲を通過または伝導し、この値を超える周波数を減衰または徐々にブロックするように設計されています。

通常、このようなフィルタ回路の作成にはオペアンプが使用されます。これは、オペアンプの特性が非常に多様であるため、これらのアプリケーションに最適であるためです。

周波数とゲインを示すグラフ

次のグラフは、ゲインに関する典型的なローパスフィルターの周波数応答を示しています。周波数が特定のカットオフしきい値を超えて増加すると、応答がどのように減衰するか（徐々に低下するか）がはっきりとわかります。

次の画像は標準を示しています オペアンプベースのローパスフィルタ回路 。最初のものは二重電源から電力を供給される必要があり、2番目のものは単一電源電圧を使用して動作します。

カスタマイズされたローパスフィルター回路の設計

オペアンプの非反転（+）および反転（-）入力ピン配列で構成されたコンポーネントR1、R2、およびC1、C2は、基本的にフィルターのカットオフ範囲を決定します。これらは、設計時に最適に計算する必要があります。回路。

これらのパラメータを計算し、数分以内にローパスフィルタ回路をすばやく設計するには、次の式と説明された手順を利用できます。

まず、都合に合わせて任意の値を選択することで実行できるC1を見つける必要があります。

次に、次の式でC2を計算できます。

C2 = C1 x 2

R1とR2は同一にすることができ、次の式を使用して計算できます。

R1またはR2 = 1 /2√2xπxC1x周波数。

ここで、「周波数」は、カットオフ遷移が発生すると予想される範囲、または目的のカットオフ範囲です。

単電源ローパスフィルターに表示されるCinとCoutの値は重要ではなく、C1の100〜1000倍の値にすることができます。つまり、C1を0.1uFとして選択した場合、これらは10uF〜100uFなどのどこかになります。 。電圧仕様は、使用する供給電圧の2倍になるように選択できます。

抵抗器はすべて1/4ワット定格、5％または1％です。

それだけです！....上記の簡単なテクニックを使用すると、適度に優れたローパスフィルターをすばやく設計し、高低音の音楽回路を含む特定のアプリケーションに使用できます。 アクティブスピーカークロスオーバーネットワーク またはホームシアターシステムなど。

詳細：https：//drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view？usp = shareing