CRハイパスフィルタ回路における遮断周波数の計算方法

物理学

CRハイパスフィルタ回路における遮断周波数(カットオフ周波数)を求める方法を解説します。遮断周波数は入力信号の通過利得が通過域から特定の値だけ下がった点で定義されます。今回は、R = 5 [Ω] と C = 5 [µF] の条件で、その遮断周波数を求めます。

1. CRハイパスフィルタ回路の基本

CRハイパスフィルタ回路は、抵抗(R)とコンデンサ(C)を組み合わせて構成され、低周波の信号を遮断し、高周波の信号を通過させる特性を持っています。回路の遮断周波数は、回路の応答が通過領域から特定のdB(デシベル)だけ減少する周波数で定義されます。

2. 遮断周波数の計算式

CR回路の遮断周波数f0は次の式で求められます。

f0 = 1 / (2πRC)

この式において、f0は遮断周波数(単位はHz)、Rは抵抗(Ω)、Cはコンデンサの容量(F)です。

3. 計算の手順

与えられた値を代入して計算します。

R = 5 [Ω]、C = 5 [µF](5 × 10-6 [F])

f0 = 1 / (2π × 5 × 5 × 10-6)

これを計算すると、f0 ≈ 6366 [Hz] となります。

HzをkHzに変換すると、f0 ≈ 6.4 [kHz] です。

4. 結果と注意点

この計算から、遮断周波数は約6.4 kHzであることがわかります。問題文の指示に従い、小数第1位を四捨五入して整数値にすると、遮断周波数は6 [kHz] となります。

CRハイパスフィルタ回路の遮断周波数を求める際には、正しい単位と数値を使用して計算することが重要です。また、この計算式は理想的な条件に基づいていますので、実際の回路では多少の誤差が生じることがあります。

まとめ

CRハイパスフィルタ回路の遮断周波数を計算するには、簡単な公式を使用します。与えられたRとCの値を使って、遮断周波数を求めることができます。計算結果は6 kHzとなり、これが通過域と遮断域を分ける基準となります。理解を深めるために、実際の回路を使って確認してみると良いでしょう。

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