パッシブバンドパスフィルター
バンドパスフィルターは、特定の周波数グループ内の特定の範囲の周波数を他の周波数から分離します。一部の高度な電気回路では、0Hz の非常に低い周波数や非常に高い周波数の通過を許可することが適切ではない場合があります。パッシブ バンドパス フィルターは、回路内の直列抵抗とコンデンサの組み合わせに応じて周波数選択機能を実行します。選択的なバンドパス範囲外の低周波数と高周波数の両方をブロックします。これらのフィルターは、ローパス フィルターとハイパス フィルターで構成されます。
工事
一般的なバンドパス フィルターは、以下に示すように 2 つの RC ネットワークを提供します。
一方の RC ネットワークは直列で使用され、もう一方の RC ネットワークは並列で使用されます。カットオフ周波数の値は、バンドパス フィルター回路で使用される抵抗とコンデンサの値によって制御できます。カットオフ周波数の値に応じて、広い範囲の周波数または狭い範囲の周波数を許可できます。したがって、バンドパス周波数の特定の範囲は帯域幅と呼ばれます。
周波数応答曲線
周波数応答曲線を以下に示します。周波数応答曲線は、下限カットオフ周波数限界 fL と上限カットオフ周波数限界 fH の 2 つのカットオフ周波数限界を示します。バンドパスフィルターの出力が 20db/decade の傾きで上昇するまで、下限カットオフ周波数 fL を下回るすべての周波数がブロックされます。その後、出力は最大値の 70.7% に達し、fH の周波数の上限に達するまで、特定の周波数範囲では一定のままになります。出力は -20db/decade の傾きで再び低下し始めます。
以下の図では、上昇傾向と下降傾向の両方で最大ゲイン -3db が示されています。したがって、これら 2 つの周波数点の幾何平均は、共振点または中心周波数点を提供します。
共振周波数
上限カットオフ周波数と下限カットオフ周波数の幾何平均は次のように表されます。
fr は中心周波数を表し、fh は上限カットオフ周波数値を表し、fl は下限カットオフ周波数値を表します。
位相シフト
バンドパス フィルターは 2 次フィルターです。これは、回路内に 2 つの受動素子の組み合わせが存在することを意味します。 2 次フィルターの位相角は 1 次フィルターの位相角の 2 倍になります。これは、バンドパスフィルターの位相角が 180 度であることを意味します。位相シフトは、中心周波数までは +90 度、中心周波数点以降は -90 度を示しました。
上限および下限のカットオフ周波数
上限と下限の周波数値は、低バンドパス フィルターおよび高バンドパス フィルターの周波数計算と同じように計算できます。一般的な式は次のように与えられます。
例：
5kHz ～ 40kHz の周波数を許容するバンドパス フィルターを設計する必要があります。抵抗が 20kΩ であると仮定して、コンデンサの値を計算し、最終的なバンドパス フィルターを作成します。
上限および下限のカットオフ周波数の一般的な式を使用すると、次のようになります。
ハイパス コンデンサの値は、下限周波数制限を使用して計算できます。
ローパス コンデンサの値は、より高い周波数制限を使用して計算できます。
結論
バンドパスフィルターは、選択した範囲の周波数を通過させ、それより低い周波数または高い周波数をすべてブロックするという原理に基づいて機能します。これらは、その構造においてローパス フィルター ネットワークとハイパス フィルター ネットワークの両方で構成されています。