バンドパスフィルタ回路の原理と設計計算方法

フィルタ回路 2022年8月20日

バンドパスフィルタとは、特定の周波数帯域だけを通過させるフィルタです。
ローパスフィルタとハイパスフィルタを組み合わせたような構成で、目的の周波数以外を除去する用途で使われます。

本稿では、バンドパスフィルタの特徴・特性と計算方法などについて解説していきます。

INDEX

バンドパスフィルタの回路図

バンドパスフィルタにはLCを並列にしたものと直列にしたものがあります。

LC並列バンドパスフィルタ

LC並列の場合はRとCがローパスフィルタを構成し、RとLがハイパスフィルタを構成しています。

LC直列バンドパスフィルタ

LC直列の場合はRとCがハイパスフィルタを構成し、RとLがローパスフィルタを構成しています。

LC並列の場合の中心周波数、カットオフ周波数（遮断周波数）は次の式で表されます。

f0が中心周波数、fCLが低周波側カットオフ周波数、fCHが高周波側カットオフ周波数です。

周波数特性は以下のようになります。

LC直列の場合の中心周波数、カットオフ周波数（遮断周波数）は次の式で表されます。

周波数特性は以下のようになります。

バンドパスフィルタの伝達関数は次の式で表されます。

ω0は中心角周波数(rad/s)、Qはフィルタの鋭さを表すQ値と呼ばれる値です。

Q値は次の式で計算できます。

LC並列のQ値

LC直列のQ値

Q値によって以下のようにフィルタ特性が変化します。

オペアンプを使ったフィルタはアクティブフィルタと呼ばれます。

詳細はこちらの記事をご参照ください。
オペアンプを使ったバンドパスフィルタ

電気回路設計を学ぶ上でコイル（インダクタ）の動作は理解が難しいものの１つです。本稿では、理論的な部分はあまり語らず、回路動作としてコイルがどのような働きをするかという部分に絞ってわかりやすく解説していきます。 INDEXコイルの特徴、特性電流・電圧特性方形波を印加した場合の挙動…

スロープ補償とは、電流モード制御のDCDCコンバータにおいて、オンDUTYが50%以上の条件で発生する低調波発振（サブハーモニック発振）を抑えるために、電流センス信号に一定の傾きのスロープを足し込むことを指します。 INDEXサブハーモニック発振は何故起こるのかスロープ補償の原理…

アクティブフィルタとは、オペアンプを使ったフィルタ回路です。パッシブフィルタと違い、フィルタに様々な特性を持たせることができます。本稿では、アクティブフィルタとパッシブフィルタの違いと、アクティブフィルタの種類について解説していきます。 INDEXアクティブフィルタとパッシブ…

サレンキー(Sallen-Key)型フィルタとは、VCVS型(電圧制御電圧源型)アクティブフィルタを構成する方法です。本稿では、サレンキー型の2次ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの設計方法や特性について解説していきます。 INDEX2次ローパスフィルタ(LPF)設計計算周波数…

LCフィルタとは、コイルとコンデンサを組み合わせて任意の周波数帯域の信号を遮断したり通過させたりする回路です。 LとCの２つのリアクタンスを持った２次フィルタなので、１次フィルタであるRCフィルタよりシャープな特性が得られます。本稿では、LCフィルタの設計計算、部品定数の選定方…