RC回路の実験

ハイパスフィルター　4端子回路

前記事で4端子回路の紹介をしたが、今度はそのRとCを入れ替えたものを実験対象とします。上でバレていますけど、ハイパスフィルターになります。

前記事

の回路は、

でしたが、これのR(抵抗）とC（コンデンサ）を入れ替えます。つまり、

こんな回路ですが、これの入力側に正弦波を入れて、出力側をモニターします。

Analog Discovery 2に接続して、周波数応答を調べます。

上側がゲイン変化で下側が位相変化ですが、上のゲインの周波数応答を見ればわかるように、高い周波数で1であり、周波数が低い方では1以下ですから、ハイパスフィルター（ローカットフィルター）という特性を持っているということになります。今回紹介したローパスもハイパスもゲインは最大1ですが、それを1以上にするためにはオペアンプ（増幅器）が必要です。ローパスフィルターの時のRとCを入れ替えただけで、素子はそのまま使っていますから。RCの時定数は同じです。ということでカットオフ周波数も同じで、約160Hzのはずですが。上の図ではよく読み取れませんね。再度計測してみましょう。

下図の垂直バーで値を調べます。

下図で確認。

ゲインが-3dBになるのは、上図のように158.72Hz近辺ですね。合っています。

この時位相は、-45°になります。ハイパスフィルターとしての習性はカットオフ周波数以下の信号は減衰させ、カットオフ周波数で-3dBに、それ以上だとそのままの強度で通すということになります。そもそも矩形波に対して、

という応答でローパスの場合と反対の波形ですから、低周波成分をカットして、高周波成分を通すという性質が上のグラフからもある程度予想されます。