LCフィルタ計算ツールとは?
LCフィルタは、インダクタ(L)とコンデンサ(C)を組み合わせ、周波数に応じて信号を通したり遮断したりする回路です。本ツールは、その共振周波数(カットオフ周波数)を求めます。これは、インダクタのリアクタンスとコンデンサのリアクタンスが等しくなり、フィルタが信号に最も強く作用する点です。国や規格に依存せず、世界中のあらゆる電子回路に共通して使える計算です。
使い方
インダクタンスをマイクロヘンリー(µH)、キャパシタンスをマイクロファラド(µF)で入力してください。ツールが両方をSI基本単位(ヘンリーとファラド)に変換し、周波数をヘルツ(Hz)で算出するほか、見やすいキロヘルツ(kHz)の値も表示します。ローパス・ハイパス・バンドパスフィルタ、LC共振回路(タンク回路)、発振回路の設計などにご活用ください。
計算式の解説
共振周波数は次の式で求められます。
$$f_c = \frac{1}{2\pi \sqrt{\left(\text{L (µH)} \times 10^{-6}\right)\left(\text{C (µF)} \times 10^{-6}\right)}}$$
ここで L はヘンリー単位のインダクタンス、C はファラド単位のキャパシタンスです。LとCの積が平方根の中に入っているため、LかCのどちらかを2倍にすると、周波数は約1.41倍(\(\sqrt{2}\)分の1)下がります。つまり素子の値を大きくするとカットオフ周波数は下がり、小さくすると上がります。
計算例
L = 100 µH(0.0001 H)、C = 10 µF(0.00001 F)とします。すると \(LC = 1\times10^{-9}\) となり、\(\sqrt{LC} \approx 3.162\times10^{-5}\) です。したがって $$f = \frac{1}{2\pi \times 3.162\times10^{-5}} \approx \frac{1}{1.987\times10^{-4}} \approx 5033\ \text{Hz}$$、すなわち約5.03 kHzとなります。
よくある質問(FAQ)
これはカットオフ周波数ですか、それとも共振周波数ですか? LC共振回路(タンク回路)の場合は共振周波数を指し、シンプルな2次LCフィルタの場合は−3 dBのコーナー周波数(カットオフ周波数)を指します。どちらも同じ計算式で求められます。
どの単位で入力すればよいですか? µH(マイクロヘンリー)とµF(マイクロファラド)で入力してください。ツールが内部でヘンリーとファラドに変換します。
素子の抵抗は影響しますか? 理想的なLC共振では抵抗は無視されます。実際の回路にはQ値(品質係数)があり、これは帯域幅に影響しますが、中心周波数にはほとんど影響しません。