抵抗とコンデンサーの高域通過フィルター

速い変化を通す

RCはResistor Capacitor、抵抗とコンデンサーで、遅い変化を弱め速い変化を通す高域通過フィルターを作ります。利得は出力正弦波の振幅を入力振幅で割った値、ヘルツ（Hz）は毎秒の周期数です。ナノファラド（nF）は10億分の1ファラド、ミリ秒（ms）は1000分の1秒です。

実験台

回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。

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動作の仕組み

無負荷の理想定常正弦波モデルで、出力は抵抗の両端です。利得は振幅比で電力比ではなく、起動や一定電圧の過渡変化は省略します。

Rは抵抗、Cは容量、fは信号周波数、fcは遮断周波数です。fc = 1/(2πRC)、利得 = f/√(f² + fc²)、時定数τ = RC。遮断周波数の利得は約70.7%で、ゼロではありません。

難易度

組み立て · 組み立てる
10 kΩ、100 nF、100 Hzで電源を入れ、利得約53.2%を読み取ります。
ヒントを見る
R = 10 kΩ; C = 100 nF; f = 100 Hz → 53.2%
探究 · 一つ変える
10 HzでRとCを調整し、利得を10%以下にします。
ヒントを見る
R = 10 kΩ; C = 100 nF; f = 10 Hz → 6.27%
自力で解く · 課題を解く
1000 Hzで利得98%以上、遮断周波数150–170 Hzを達成します。
ヒントを見る
R = 10 kΩ; C = 100 nF; f = 1000 Hz → 98.76%

追加の読み物と回路レシピ

低域通過回路は直列抵抗と0 Vへのコンデンサーです。位置を入れ替え、下側素子の両端を出力にすると、この高域通過回路、直列コンデンサーと0 Vへの抵抗になります。

RまたはCを増すと遮断周波数が下がります。同じ入力周波数なら、この高域通過回路は振幅をより多く通します。

直列コンデンサーはどんな変動信号も同じようには通しません。遅い変化は強く弱まることがあります。

詳しく読む

遮断周波数が半分になり、同じ信号はそれより高い側に遠ざかるため、減衰が小さくなります。