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

各フィルタ特性における過渡応答

ここでは、各フィルタ特性における過渡応答 (ステップレスポンス) を比較してみましょう。

 

フィルタ特性
 

全体的に、「減衰傾度が大きいほど、リンギングが大きくなる」傾向にあります。
これは、各周波数での「位相のずれ=遅延時間の違い」によるもので、位相が周波数に対し直線であれば、入力される信号の各周波数成分の位相が、相対的にそろってフィルタから出力されるので、波形の変化は最小限で済みます。
しかし、ベッセル特性以外では、周波数に対する位相の変化は直線的ではなく、位相がずれて出てきます。これにより、オーバシュート、リンギングが発生することになります。

 

 位相が直線のフィルタ

 

 位相が直線でないフィルタ

位相が直線のフィルタ

 

位相が直線でないフィルタ

矩形波のスペクトルを17次でうち切った波形
全てのスペクトルに対して位相は直線

  左の図の13次, 15次, 17次の位相のみを変化させた
     
位相特性   グラフ上の線がベッセル特性で、ほぼ直線で推移していることがわかります。
一方、グラフ下のチェビシェフ特性は、0.8Hz程度から曲がりはじめています。
このような非直線の位相特性が、立ち上がり特性を悪化させる原因となっています。

ベッセル(上)とチェビシェフ(下)の位相特性の比較