LC フィルター計算ツール — ローパス、ハイパス、バンドパス
パッシブ型バターワースおよびチェビシェフ LC ラダーフィルターを最大 10 次まで設計できます。ローパス、ハイパス、およびバンドパストポロジのコンポーネント値を計算します。無料で即時に結果が得られます。
公式
参考: Williams & Taylor, Electronic Filter Design Handbook 4th ed.; Zverev, Handbook of Filter Synthesis
仕組み
Filter Designer Calculatorは、アンチエイリアシング、シグナルコンディショニング、およびEMIフィルタリングアプリケーションに不可欠なバターワースおよびチェビシェフのアナログフィルターの部品値を計算します。アナログ設計者、オーディオエンジニア、RF スペシャリストはこれを使用して、周波数応答が予測可能なローパス、ハイパス、およびバンドパスフィルターを作成します。ウィリアムズ&テイラーの「電子フィルター設計ハンドブック」(第4版、McGraw-Hill)とズベレフの「フィルター合成ハンドブック」(Wiley、1967年)によると、バターワースフィルターは、-20N dB/ディケードのロールオフで最大限の平坦な通過帯域を実現します。ここで、N = フィルター次数。フィルタ設計は、バンドパス仕様についてはITU-Rの推奨事項、アンチエイリアシングフィルタの要件についてはIEEE規格1241-2010(アナログ-デジタルコンバータの用語とテスト方法に関するIEEE規格)に従います。5次バタワースでは、10倍のカットオフ周波数で100dBの減衰が得られます。チェビシェフフィルターは、通過帯域リップル(標準0.5~3 dB)と引き換えに、より急なロールオフを実現します。つまり、5 次のチェビシェフ 0.5 dB では、7 次バターワースと同じ減衰が得られます。ズベレフの「フィルター合成ハンドブック」によると、正規化されたg値により、L = g*r/ (2*pi*fc)、C = g/ (2*pi*fc*r) のような、直接成分計算が可能になります。偶数次のチェビシェフフィルターには、両端で異なる終端が必要です。0.5 dB リップルでは g(N+1) = 1.9841 であるため、ここでのローパスおよびバンドパスのはしご形回路(シャント素子から始まる)には Z0/1.9841 の負荷が、ハイパスのはしご形回路(直列素子から始まる)には 1.9841*Z0 の負荷が必要です。
計算例
ソース/負荷が50オームの12ビットADCアンチエイリアシング用に、10kHzの3次バターワースローパスを設計します。ステップ 1:3 次バタワースの正規化された g 値:g1=1.0、g2=2.0、g3=1.0。ステップ 2: 非正規化:C1 = g1/ (2*pi*10000*50) = 318 nF。L2 = g2*50/ (2*pi*10000) = 1.59 mH。C3 = g3/ (2*pi*10000*50) = 318 nF。ステップ 3: 標準値を選択:C1=C3=330 nF (E24)、L2=1.6 mH。ステップ 4: バタワースのロールオフに従い 100 kHz (10 x fc) で-60 dB であることを確認します。IEEE 1241 によると、これによって fs が 25 kHz 以上の 12 ビット ADC でも十分なエイリアシング除去が得られます。
実践的なヒント
- ✓ウィリアムズによると、0.5 dB 未満の通過帯域精度を必要とするフィルターには 1% の許容誤差成分を使用してください。
- ✓構築前にSPICEでシミュレーション — コンポーネントの寄生成分によって実際の応答が理想値からずれてしまう
- ✓高Qバンドパスフィルタ (Q > 10) の場合は、実用的でないインダクタ値を避けるためにアクティブトポロジを検討してください
- ✓アナログ・デバイセズのMT-210では、3個を超える注文の場合は2次セクションをカスケード接続して部品の感度を下げる
よくある間違い
- ✗部品の許容誤差を無視すると、5% のコンデンサの許容誤差は fc を +/ -5% ずらします。ウィリアムズによると、重要なアプリケーションには 1% を使用してください
- ✗オペアンプの帯域幅を考慮しない — TIAN-779によるアクティブ・フィルタの精度を得るには、GBWが10x fcを超える必要がある
- ✗寄生インダクタンスの見落とし — 10 nHのリードインダクタンスにより、100 kHzを超えると 1% のインピーダンス誤差が発生する
よくある質問
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