1. 概要
ローパスフィルタを解析した事例を紹介します。図１にPSIMの回路図エディタで作成したローパスフィルタの例を示します。左側に配置した３つの正弦電圧源にそれぞれ10Hz、10KHz、10MHzと異なる周波数を設定します。正弦電圧源から出力された正弦波は加算器で合成され、ローパスフィルタを通って、右側に配置したゲイン10の電圧制御電圧源に入力され出力されます。ローパスフィルタは256KΩの抵抗と12nFの容量で構成され、カットオフ周波数は約51.8Hzです。
図1 ローパスフィルタ
2. 計算結果
図2にSimView※で表示した計算結果を示します。上図がVinの電位、下図がVoutの電位の時間波形です。Vinでは３つの周波数成分が加算されているため帯状の波形になっていますが、Voutではカットオフ周波数より高い周波数成分が除去されて最も低い周波数成分である10Hzの波形が確認できます。
※SimView：PSIMの計算結果を表示したりポスト処理したりするツールです。
図2 計算結果(時間波形)
3. ポスト処理
図3に示すようにSimViewの上部にFFTボタンがあります。SimViewで表示されている時間波形のウィンドウを選択してからこのFFTボタンをクリックすると、その時間波形を高速フーリエ変換して周波数スペクトルを計算し表示します。
図3 FFT実行ボタン
図4にSimViewで高速フーリエ変換を実行した結果を示します。上図がVinの電位、下図がVoutの電位の周波数スペクトルです。Vinでは３つの周波数成分が加算されているため各周波数にピークが確認できますが、Voutでは高周波成分が除去されているため最も低い周波数成分である10Hzのピークだけが確認できます。
図4 計算結果(周波数スペクトル)
4. まとめ
PSIMを使用してローパスフィルタを計算しました。電圧の時間波形を算出してSimViewで表示し、さらにFFT(高速フーリエ変換)により周波数スペクトルを算出して表示しました。
