› バンドパスフィルタ 戻る
信号処理シミュレーター

RLCバンドパスフィルタ計算機|共振周波数・Q・帯域幅

理想直列RLC回路で、抵抗両端の電圧を出力とするバンドパス特性を計算します。共振周波数、Q、−3 dB帯域幅と観測周波数でのゲイン・位相を比較できます。

パラメータ
抵抗 R
Ω
インダクタンス L
mH
容量 C
μF
観測周波数 f
Hz
計算結果
—
共振周波数 f_0
—
Q-factor
—
帯域幅 BW
—
ゲイン (観測 f)
位相 (観測 f): —
直列 RLC バンドパス回路
ボード線図 (ゲイン特性)
理論・主要公式

伝達関数 (R 両端を出力):

$$H(j\omega) = \dfrac{R}{R + j\!\left(\omega L - \dfrac{1}{\omega C}\right)}$$

共振周波数・Q-factor・帯域幅:

$$f_0 = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}},\quad Q = \dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{L}{C}} = \dfrac{\omega_0 L}{R},\quad \mathrm{BW} = \dfrac{f_0}{Q}$$

共振では振幅比1、位相0°です。低周波側は+20 dB/decade、高周波側は−20 dB/decadeへ漸近します。半電力点の厳密な関係は fL·fH=f0²、fH−fL=BW です。f0±BW/2は高Qでの近似にすぎず、Q=1の既定例では使用できません。

モデルと入力の定義

理想電圧源から直列R・L・Cを駆動し、抵抗Rの両端を無負荷で観測します。LはmH、CはμFで入力し、内部でH・Fへ変換します。実インダクタの巻線抵抗や信号源抵抗は別途考慮が必要です。

入力から結果を確かめる

  1. R[Ω]、L[mH]、C[μF]を数値欄またはスライダーで設定します。
  2. 観測f[Hz]を変え、抵抗両端のゲインと位相を読みます。共振で理想ゲインは0 dBです。
  3. Rだけを増やすとQが下がり、帯域幅が広がります。共振周波数f0は変わりません。

再現できる計算例

R=100 Ω、L=10.0 mH、C=1.000 μFなら、f0=1/(2π√LC)=1591.55 Hz、Q=√(L/C)/R=1、BW=R/(2πL)=1591.55 Hz。−3 dBの下限fL=983.63 Hz、上限fH=2575.18 Hzで、fH−fL=BWです。観測f=1592 Hzでは表示ゲイン約0.00 dB、位相約0.0°になります。

Rだけを変更し、共振周波数が同じまま帯域幅が変わることを確認できます。

🙋
この例で何を確かめられますか?
🎓
条件を1つだけ変えると、式と画面の両方で変化を追えます。 観測f=1592 Hzでは表示ゲイン約0.00 dB、位相約0.0°になります

適用範囲と注意点

この受動回路は抵抗両端で電圧利得1を超えません。信号源抵抗・巻線抵抗がある場合、全直列抵抗と出力を測る抵抗は区別が必要です。寄生成分、自己共振、負荷の影響は含みません。高Qでピークが狭い場合も、グラフには共振点と−3 dB点を明示的に含めます。

よくある質問

いいえ。f0=√(fL fH)という幾何平均です。Qが低いと(fL+fH)/2との差が目立ちます。
理想直列RLCの抵抗電圧出力ではf0=1/(2π√LC)なので変わりません。Qは下がり、帯域幅は広がります。
抵抗両端の出力は理想条件で入力と同じ大きさです。LやCの両端電圧とは異なります。
ピーク電力の半分、振幅1/√2となる−3.0103 dB点の間隔です。本モデルではBW=R/(2πL)です。

計算の根拠

検証対象:表示単位、既知解、入力感度、境界条件、3言語の結果。規格適合や実機精度の保証ではありません。