ハイパスフィルタ計算ツールとは?
このツールは、シンプルな1次RCハイパスフィルタのカットオフ周波数(コーナー周波数)を求めるための計算ツールです。ハイパスフィルタは、カットオフ周波数より高い信号を通過させ、それより低い信号を減衰させる回路です。オーディオ機器、無線、信号処理など幅広い分野で使われており、DCオフセットの除去や低域のノイズ(ランブル)の抑制などに活躍します。
使い方
抵抗Rをオーム(Ω)、静電容量Cをファラド(F)で入力してください。カットオフ周波数がヘルツ(Hz)で表示されます。接頭辞付きの単位はあらかじめ換算しておきましょう。1 kΩ = 1000 Ω、1 µF = 0.000001 F、1 nF = 0.000000001 F です。
計算式の解説
カットオフ周波数は次の式で求められます。
$$f_{c} = \frac{1}{2\pi \cdot \text{Resistance (}\Omega\text{)} \cdot \text{Capacitance (F)}}$$この周波数では、出力電力が通過域レベルの半分(−3 dB)になります。RまたはCを大きくするとカットオフ周波数は下がり、より低い周波数まで通過するようになります。逆に小さくすると周波数は上がります。
計算例
R = 1000 Ω、C = 1 µF(0.000001 F)の場合を考えてみましょう。すると $$f_c = \frac{1}{2 \times 3.14159 \times 1000 \times 0.000001} = \frac{1}{0.0062832} \approx 159.15 \text{ Hz}$$ となります。つまり約159 Hzを十分に上回る信号は通過し、それより低い周波数は減衰されます。
よくある質問
カットオフ周波数とは? フィルタの出力が入力振幅の70.7%(−3 dB)まで低下する周波数のことです。
アクティブフィルタにも使えますか? この計算式はパッシブ型の1次RCハイパス段を対象としたものです。アクティブフィルタも同じRCコーナー周波数を用いますが、ゲインやバッファ機能が加わります。
狙ったカットオフ周波数にするには? まず標準的なコンデンサの容量値を選び、\(R = \frac{1}{2\pi \times f_c \times C}\) を解いて必要な抵抗値を求めます。