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オペレーショナル トランスコンダクタンス アンプを使用したローパス フィルター

この例では、アクティブな 2 次ローパス フィルターをモデル化する方法を示します。このフィルターの特性は伝達関数 H(s) = 1 / ( (s/w1)^2 + (1/Q)*(s/w1) + 1 ) で表されます。ここで、w1 = 2*pi*f1、f1 はカットオフ周波数、Q は品質係数です。Set Design Parameters ブロックをダブルクリックして、パラメーター f1 と Q を設定します。ブロック マスクは、モデル ワークスペース内でパラメーター値を設定する関数を呼び出します。

このモデルを使用して、フィルターの周波数応答を生成できます。理想的なケースでは、ゲインは DC で 0 dB、周波数 f1 で 20*log10(1/Q) dB になり、高周波数では -12 dB/オクターブで減衰するはずです。モデルを使用して、フィルターの周波数応答に対して、有限トランスコンダクタンス ゲインなどの故障の影響を判断することができます。オペレーショナル トランスコンダクタンス アンプを使用すると、2 つの電流源の値を変化させることで、フィルターのデジタル制御が可能になります。

モデル

Simscape ログからのシミュレーション結果

以下のプロットは、ごく短時間の電圧パルスに対するフィルターの応答を示しています。この応答を数値的に解析して、フィルターの周波数応答を決定することができます。回路からの結果は、目的の周波数応答動作を使用して指定された伝達関数からの結果と比較されており、両者の結果はほぼ完全に一致することがわかります。

周波数応答

以下のプロットは、フィルターの周波数応答を示しています。ゲインは DC で 0 dB、カットオフ周波数で -20*log10(1/Q) dB になり、高周波数では -12 dB/オクターブで減衰します。回路から得られた周波数応答は、目的の周波数応答動作を使用して指定された伝達関数からの結果と、ほぼ完全に一致します。