バンドパスフィルター

バンドパスフィルターの作成方法

特定の帯域、拡散、または周波数をより広い範囲の混合信号からフィルタリングする必要があるアプリケーションがあります。フィルタ回路は、ローパスとハイパスの特性を1つのフィルタに組み合わせることにより、このタスクを実行するように設計できます。結果はバンドパスと呼ばれます フィルタ。

ローパスフィルターとハイパスフィルターからバンドパスフィルターを作成する方法は、ブロック図を使用して説明できます。

バンドパスフィルターのシステムレベルのブロック図。

コンデンサを使用したバンドパスフィルターの設計

これらの2つのフィルター回路の直列の組み合わせから生じるのは、高すぎず低すぎない周波数の通過のみを許可する回路です。実際のコンポーネントを使用すると、典型的な回路図は次のようになります。バンドパスフィルターの応答をに示します。

容量性バンドパスフィルター。

 容量性バンドパスフィルター v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 c1 2 0 2.5u c2 2 3 1u rload 3 0 1k .ac lin 20100500 .plot ac v（3） 。終わり 

容量性バンドパスフィルターの応答は狭い周波数範囲内でピークになります。

インダクタを使用したバンドパスフィルターの設計

バンドパスフィルターはインダクターを使用して構築することもできますが、前述のように、コンデンサーの無効な「純度」はそれらに設計上の利点をもたらします。インダクタを使用してバンドパスフィルタを設計すると、次のようになります。

誘導バンドパスフィルター。

この設計では、ローパスセクションではなくハイパスセクションが「最初」になるという事実は、全体的な動作に違いはありません。それでも、高すぎるまたは低すぎるすべての周波数が除外されます。

ローパスフィルターとハイパスフィルターを組み合わせてバンドパスフィルターを作成するという一般的な考え方は適切ですが、特定の制限がないわけではありません。

このタイプのバンドパスフィルターは、いずれかのセクションに依存してブロックすることで機能するためです。 不要な周波数の場合、目的の周波数範囲内で妨げられない通過を可能にするようなフィルターを設計するのは難しい場合があります。

ローパスセクションとハイパスセクションの両方が常にある程度信号をブロックし、それらを組み合わせた努力により、「通過帯域」周波数範囲のピークでも、せいぜい減衰（振幅の減少）信号が得られます。

前のSPICE分析の曲線のピークに注意してください。ソース電圧はフルボルトですが、このフィルターの負荷電圧が0.59ボルトを超えることはありません。この信号の減衰は、フィルターがより選択的になるように設計されている場合（曲線が急になり、通過可能な周波数の帯域が狭くなる）、より顕著になります。

通過帯域内の信号強度を犠牲にすることなくバンドパス動作を実現する方法は他にもあります。これらの方法については、この章の後半で説明します。

レビュー：

• バンドパス フィルタは、低すぎるまたは高すぎる周波数を排除するように機能し、特定の範囲内の周波数のみを簡単に通過させます。
• バンドパスフィルターは、ローパスフィルターをハイパスフィルターの端に積み重ねることで作成できます。その逆も可能です。
• 「減衰」とは、振幅を減少または減少させることを意味します。ステレオのボリュームコントロールを下げると、スピーカーに送信される信号が「減衰」します。

関連するワークシート：

• アクティブフィルターワークシート