CR回路のハイパスフィルタ・ローパスフィルタにおける周波数変化と波形の変化

CR回路のハイパスフィルタとローパスフィルタは、特定の周波数帯域を通過させ、他の周波数を減衰させる特性を持っています。入力波形として方形波を使用し、周波数を変化させた場合、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタの波形にどのような変化が生じるのかを解説します。

ハイパスフィルタにおける波形の変化

ハイパスフィルタは、入力信号の高周波成分を通過させ、低周波成分を減衰させます。入力信号が方形波である場合、方形波の成分は高周波のサイン波を含んでいます。低周波成分がカットされると、立ち上がりや立ち下がりがより急激になる傾向があります。

入力方形波の周波数が高くなるほど、ハイパスフィルタを通過した後の波形は、立ち上がりおよび立ち下がりがより鋭くなります。逆に周波数が低くなると、フィルタ後の波形は平滑化され、立ち上がりや立ち下がりが緩やかになります。

ローパスフィルタにおける波形の変化

ローパスフィルタは、高周波成分を減衰させ、低周波成分を通過させます。方形波の場合、低周波成分が通過するため、立ち上がりや立ち下がりが滑らかになります。

入力方形波の周波数を低くすると、ローパスフィルタ後の波形はほぼ元の方形波に近い形になります。しかし、周波数を高くすると、フィルタによって高周波成分が減衰されるため、波形はスムーズになり、立ち上がりや立ち下がりがゆっくりとなります。

周波数の変化に対するフィルタの影響

CR回路のハイパスフィルタとローパスフィルタは、周波数の変化に対して異なる影響を与えます。ハイパスフィルタは、周波数が高いほど鋭い立ち上がりや立ち下がりを作り出します。一方、ローパスフィルタは、周波数が低いほど元の形に近い波形を保ちます。

まとめ

CR回路のハイパスフィルタとローパスフィルタは、それぞれ周波数に対して異なる挙動を示します。入力方形波の周波数が変化することによって、ハイパスフィルタでは立ち上がりや立ち下がりが鋭くなり、ローパスフィルタでは波形が滑らかになります。これらの特性を理解することで、実際の回路設計に活かすことができます。