株式会社エヌエフ回路設計ブロック
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技術情報:計測お役立ち情報

プリアンプとフィルタの使い方

フィルタの特性と特徴 

理想のフィルタにできるだけ近いフィルタを実現するためのアプローチとして、いくつかの方法が確立していて、それらがフィルタ特性のバリエーションとなっています。
通過域特性や減衰傾度など、重視する特性が最適になるようなフィルタ特性を選択します。
ここでは、フィルタ特性のバリエーションとそれぞれの特徴をご紹介していきます。 

重視する特性 フィルタの特性
通過域をフラットにすることを重視

バターワース
立ち上がり特性を最適にする

ベッセル
通過域を犠牲にして遮断周波数近辺での減衰傾度を重視

チェビシェフ
通過域、減衰域ともに犠牲にして遷移域をできるだけ狭くする
(減衰傾度が大きい)

連立チェビシェフ
(楕円、エリプティック)

 

  4次ローパスフィルタの例  

  

バターワース 

バターワース  

・構成しやすく一般的
・通過域がフラット(最大平坦特性とも呼ばれる)
・減衰傾度が、次数×6dB/oct

【用途】
・通過域にフラットネスが必要な場合
・設計や構成を簡単にしたい
・分離したい信号の周波数帯が比較的離れている場合
 (10倍程度)

 

ベッセル 

ベッセル  

・過渡応答 (立ち上がり/立ち下がり) 特性を最適化
 (LPFのみで有効)
・リンギング、オーバシュートが最小
 かつ立ち上がりが同一の次数のフィルタ中で最速

【用途】
・ 波形に情報がある場合
・ 過渡応答をきれいに整えたい場合

  

チェビシェフ 

チェビシェフ  

・通過域にリプル (うねり) を持たせることで、
 遮断周波数近辺の減衰傾度を大きくした特性
・回路構成はバタワースと同程度であるが、
 設計に手間がかかる
・過渡応答でリンギングが大きい

【用途】
・バタワース程度の回路構成で、減衰傾度を少し大きく
 とりたい場合

  

連立チェビシェフ 

連立チェビシェフ  

・通過域、減衰域ともに、リプル (うねり) を持たせる
 ことで、遷移域を最小に出来るように考えられた特性
・構成が大きくなると共に設計も高度になる
・過渡応答でリンギングが大きい

【用途】
・できるだけ理想に近いフィルタ特性にしたい場合
・オーバサンプリングでないADコンバータの
 アンチエイリアス