ローパスフィルタとは何か分からず、
悩んでいませんか？
回路やボード線図の解説でよく出てきますが、
「どんな働きをするのか」「どう設計するのか」
分かりにくいと感じる方も多いと思います。
この記事では、ローパスフィルタの仕組み・カットオフ周波数・計算方法を、
初心者向けに分かりやすく解説します。
ローパスフィルタには、コンデンサを用いたRC回路のほかに、
コイル（インダクタ）を用いたRL回路も存在します。
本記事ではRCローパスフィルタを中心に解説し、
RL回路との違いについても後半で触れます。
この記事の内容は、LTspiceを使って実際に確認することもできます。
ローパスフィルタとは
ローパスフィルタとは、低い周波数の信号を通し、
高い周波数の信号を減衰させる回路です。
「低い周波数だけ通すフィルタ」です。
ローパスフィルタは高周波を完全に遮断するのではなく、
周波数が高くなるほど徐々に減衰します。
ローパスフィルタと対になる回路として、ハイパスフィルタがあります。
▶ ハイパスフィルタの記事はこちら
どんなときに使うか
・ノイズ除去
・信号の平滑化
・センサ信号の安定化
高周波ノイズを取り除くために使われます。
回路構成（RCローパス）
抵抗とコンデンサを組み合わせた回路で構成されます。
動作原理
低周波
コンデンサの影響が小さく、
信号はそのまま出力されます。
高周波
コンデンサが信号をGNDに逃がすため、
出力が小さくなります。
高周波はバイパスされるイメージです。
カットオフ周波数
この周波数から信号が減衰し始めます。
設計の重要なポイントです。
カットオフ周波数より低い領域を「通過帯（パスバンド）」、
高い領域を「阻止帯（ストップバンド）」と呼びます。
カットオフ周波数の記事はこちら
ボード線図での特性
低周波では一定のゲインですが、
カットオフ周波数以降で減衰します。
傾きは約 -20dB/dec で減衰します。
この特性は、LTspiceのAC解析（ボード線図）で確認できます。
LTspiceでボード線図を描く方法を知りたい方はこちら
▶ LTspiceでボード線図を描く方法
計算例
R = 1kΩ、C = 0.1μF の場合
fc ≈ 1.59kHz
値を変えることで特性を調整できます。
LTspiceでのシミュレーション
LTspiceを使うと、フィルタの周波数特性を確認できます。
計算例のシミュレーションを実施すると、以下のような波形になります。
LTspiceをもっと知りたい方はこちら
▶ LTspiceとは？
メリット・デメリット
メリット
ノイズ除去が簡単にできる
デメリット
高周波成分も失われる
よくある疑問
Q：どこまでカットされる？
徐々に減衰していき、
完全にゼロにはなりません。
Q：なぜRCで決まる？
コンデンサの周波数特性によるためです。
RLローパスフィルタとの違い
RCローパスフィルタとRLローパスフィルタの違いは以下の通りです。
| 項目 | RC | RL |
|---|---|---|
| 使用部品 | コンデンサ | コイル |
| 周波数特性 | 高周波で通しにくい | 高周波で通しにくい |
| 特徴 | 小型・安価 | 大型・高価 |
※RLフィルタはインダクタのサイズが大きくなるため、
実際の回路ではRCフィルタが使われることが多いです。
👉 RLローパスフィルタの詳細はこちら
関連記事
フィルタ回路をさらに理解したい方はこちら
・ハイパスフィルタとは
・ローパスフィルタとハイパスフィルタの違い
・RLローパスフィルタとは
まとめ
・低周波を通すフィルタ
・カットオフ周波数で特性が変わる
・RCで簡単に設計できる
ローパスフィルタは、
・低周波 → ほぼそのまま通す
・高周波 → 徐々に弱くする
という特性を持つ回路です。
LTspiceで確認してみよう
LTspiceを使うことで、
ローパスフィルタの動作を実際に確認できます。
理論だけでなく、
シミュレーションで理解を深めるのがおすすめです。
LTspiceでローパスフィルタを実際にシミュレーションしたい方は、
以下の記事も参考にしてください。
・LTspiceでボード線図を描く方法
・LTspiceのシミュレーション方法
理解を深めたい方はこちら
・ハイパスフィルタとは？：https://saigusalife.com/elec/high-pass-filter/
・カットオフ周波数とは？：https://saigusalife.com/op-amp/cutoff-frequency/
・ボード線図とは？：https://saigusalife.com/op-amp/bode-plot-basics/
・ゲイン帯域幅（GBW）とは？：https://saigusalife.com/op-amp/gain-bandwidth-product-op-amp/
・バッファ回路（電圧フォロワ）とは？：https://saigusalife.com/op-amp/voltage-follower-buffer-op-amp/