電気/電子用語の定義:Low-Pass Filter

電気/電子用語:Low-Pass Filter 

定義

ローパスフィルタ(LPF)は、カットオフ周波数以下の信号のみを通過させ、それ以上のすべての信号を減衰する回路である。カットオフ周波数以上の信号のみを通過させ、それ以下のすべての信号を減衰するハイパスフィルタと補完関係にある。

ローパスフィルタは何に使用されるか?

ローパスフィルタには、アンチエイリアシング、再構成、およびスピーチ処理などのアプリケーションがあり、オーディオアンプ、イコライザ、およびスピーカーで使用することができる。

また、ローパスフィルタをハイパスフィルタと組み合わせて使用し、バンドパス、バンドストップ、およびノッチフィルタを形成することもできる。バンドパスフィルタは、特定範囲の周波数を通過させ、その帯域外の全周波数を減衰する。バンドストップフィルタ(別名:帯域除去フィルタ)はその反対を行うもので、ストップバンド内の信号を減衰し、その外部の全周波数を通過させる。ノッチフィルタはバンドストップフィルタの一種で、非常に狭い周波数セットを減衰し、互いのカットオフ周波数が非常に近いローパスフィルタとハイパスフィルタの組み合わせによって作成することができる。

ローパスフィルタの回路はどのようなものか?

ローパスフィルタの回路には多数の種類があり、その次数および振幅特性またはそれを記述する多項式のタイプによって特徴付けられる(バターワース、チェビシェフ、楕円、またはベッセル):

バターワース - パスバンド内は平坦で、適度なロールオフレートを備えた応答。

チェビシェフ - 周波数カットオフはバターワースより急峻だが、引き換えにパスバンド内にリップルと呼ばれる振幅変動が生じる。

楕円(またはカウア) - チェビシェフと比較して、ストップバンドのカットオフは(パスバンドのリップル増大を招くことなく)さらに先鋭だが、過渡応答は劣る。

ベッセル - バターワースからのトレードオフが上記と逆方向。過渡応答は向上するが、引き換えにストップバンドのカットオフの急峻さは劣る。

さまざまなフィルタタイプの振幅およびグループ遅延と周波数の関係(1ラジアン帯域幅に正規化)

さまざまなフィルタタイプの振幅およびグループ遅延と周波数の関係(1ラジアン帯域幅に正規化)

1次および2次フィルタ、ならびにバターワース、チェビシェフ、楕円、およびベッセルフィルタの詳細については、チュートリアル733 「A Filter Primer (フィルタ入門)」 を参照。

参照:


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