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ハイパスフィルタとは?|仕組み・カットオフ周波数・RC回路をわかりやすく解説

オペアンプ

ハイパスフィルタとは何か分からず、
悩んでいませんか?

ローパスフィルタと一緒に説明されることが多いですが、
「何が違うのか」「どのように使うのか」
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、ハイ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。

ハイパスフィルタとは

ハイパスフィルタとは、高い周波数の信号を通し、
低い周波数の信号を減衰させる回路です。

「高い周波数だけ通すフィルタ」です。

ハイパスフィルタでは、
直流(0Hz)は完全に遮断されます。

ローパスフィルタとの違い

ローパスフィルタは低周波を通しますが、
ハイパスフィルタは高周波を通します。

通す周波数帯が逆になります。

ローパスフィルタとハイパスフィルタを比較した記事はこちら

どんなときに使うか

・直流成分の除去
・ノイズ除去(低周波)
・音声信号の調整

不要な低周波を取り除くために使われます。

回路構成(RCハイパス)

抵抗とコンデンサで構成されます。

動作原理

低周波

コンデンサが信号を通しにくいため、出力が小さくなります。

高周波

コンデンサが信号を通しやすくなり、出力がそのまま得られます。

低周波はブロックされるイメージです。

カットオフ周波数

この周波数を境に特性が変化します。

設計の重要ポイントです。

カットオフ周波数より高い領域を「通過帯(パスバンド)」、
低い領域を「阻止帯(ストップバンド)」と呼びます。

ボード線図での特性

低周波では減衰し、カットオフ周波数以降で信号が通ります。

傾きは約 +20dB/dec で増加します。

計算例

R = 1kΩ、C = 0.1μF の場合

fc ≈ 1.59kHz

ローパスと同じ計算式で求められます。

メリット・デメリット

メリット

直流成分を除去できる

デメリット

低周波信号も失われる

よくある疑問

Q:完全にカットされる?

完全にゼロになるのではなく、
徐々に減衰します。

Q:ローパスとの使い分けは?

通したい周波数帯で選びます。

まとめ

・高周波を通すフィルタ
・低周波を減衰させる
・RCで簡単に設計できる

ハイパスフィルタは、
・低周波 → 通さない(減衰)
・高周波 → 通す
という特性を持つ回路です。

関連記事
・ローパスフィルタとは?:https://saigusalife.com/op-amp/low-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/
・バッファ回路(電圧フォロワ)とは?:https://saigusalife.com/op-amp/voltage-follower-buffer-op-amp/

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