エフェクターや音響機材の自作改造で知っておきたいトピック!
それが、ローパスハイパスフィルターの計算方法と考え方。
ということで、ざっくりまとめました!
カットオフ周波数についても。
自動計算機はこちら。
目次
ローパスフィルターの回路と計算式
ローパスフィルターの回路
ローパスフィルターは、ご存知ハイをカットする回路です。
これはRC回路と呼ばれます。
RCは抵抗(R=resistor)とコンデンサ(C=capacitor*)を繋げたものです。
ローパスフィルターは図のように、
入力から抵抗を通し、その先からコンデンサをGNDに落とします。
英語ではcapacitorが一般的です。
condenserは古くから使われていた呼び方です。
カットオフ周波数とは?
カットオフ周波数というのは、通過帯域に対して信号レベルが-3dBになる周波数ポイントです。
-3dBという値は電力換算するとエネルギーが2分の1になったのと同義です。
逆に+3dBというのは電力エネルギーが2倍になるのと同義です。
1次RC回路では、このポイントで電圧振幅が約0.707倍になります。
電力では約2分の1になるポイントです。
カットオフ周波数を求める計算式
それではfg(カットオフ周波数)を求める式ですが、こちらになります。
カットオフ周波数=1/(2×π×R×C)です。
例えばRが100KΩ、Cが90pf(ピコファラド)の場合、カットオフ周波数は約17.7kHzに。
ローパスフィルターで音質調整する場合、
コンデンサーの値はnf(ナノファラド)やpf(ピコファラド)などをよく使います。
ものすごく小さい値ですが、実際にカットオフ周波数の計算をすると理由がわかります。
コンデンサ容量が大きいとカットオフ周波数が下がりすぎてしまうので、
ハイが大きく削られてしまうんですね!
ちなみにピコファラドは0.000000000001f(ファラド)です、、、、。
わけわからない小ささです。
ハイパスフィルターの回路と計算式
ハイパスフィルターはローパスの反対で、ローをカットしていく回路です。
ローパス回路と抵抗、コンデンサの位置が逆になっています。
抵抗がGNDに落ちてます。
ハイパスのカットオフ周波数について
ローパスの全く逆の曲線を描いているだけです。
当然カットオフ周波数も-3dBになっている地点を指します。
ハイパスフィルターのカットオフ周波数計算式
ローパスと全く同じ式です!
仮に抵抗100KΩ、Cを0.1ufにするとカットオフ周波数は15.9Hzになります。
ここから細かく詰めればハイパスフィルターらしい値になりそう。
また抵抗を100kAカーブなどの可変抵抗にすると、
抵抗値を下げるごとに、カットオフ周波数はハイへずれます。
こういう考え方がトーンコントロールにもつながります。
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カットオフ周波数自動計算器|ローパス・ハイパスRC回路に対応 | DTM DRIVER!
ローパス・ハイパスRC回路のカットオフ周波数を自動計算できます。抵抗値とコンデンサ容量を入力するだけで、fg=1/(2×π×R×C)の計算結果を確認できます。
ハイパスローパス両方の計算に便利です。
よろしければご利用ください。
まとめ|ローパス・ハイパスはRCとカットオフ周波数で考える
ハイパスとローパスは音響機材のtoneコントロールに使えたり、
逆に、意図しなかったRC回路がサウンドに悪影響を与えることもあります。
回路をデザインするって奥深いですね、、、!
お読みいただきありがとうございました!