エレキジャックNo.7のMission2では、フィルタを設計しました。本連載では、LTSpiceを使った設計について、解説していきます。
D級アンプではPWMで生成されたスイッチング波形を元のアナログ波形に戻すため、出力にはLC(コイルとコンデンサ)で構成されたLPF(Low Pass Filter)が挿入されます。
LCLPFは負荷のインピーダンスが異なると周波数特性が変化してしまいます。したがって、自分のスピーカ・システムに最良な周波数特性を得るためにはD級アンプのLCLPFをチューニングする必要があります。
LCLPFの設計は正規化表があればとても簡単です。
図1-1は周波数特性が最も平坦なバターワース特性のLCLPFの正規化表です。
図1-2が今回設計した３種のLCLPFです。
LCフィルタでは、最初に次の式から基準のインダクタンス「Ls」と基準のキャパシタンス「Cs」を算出します。
後はこの基準値に正規化表の値を乗算するだけです。
L1 ＝ 63.66uH × 1.414 ≒ 90.0uH
C1 ＝ 0.9947uF × 0.707 ≒ 0.703uF
L2 ＝ 63.66uH × 1.531 ≒ 97.5uH
C2 ＝ 0.9947uF × 1.577 ≒ 1.5uF
L3 ＝ 63.66uH × 1.082 ≒ 68.9uH
C3 ＝ 0.9947uF × 0.383 ≒ 0.381uF
L4 ＝ 63.66uH × 1.553 ≒ 98.9uH
C4 ＝ 0.9947uF × 1.759 ≒ 1.75uF
L5 ＝ 63.66uH × 1.553 ≒ 98.9uH
C5 ＝ 0.9947uF × 1.202 ≒ 1.20uF
L6 ＝ 63.66uH × 0.758 ≒ 48.3uH
C6 ＝ 0.9947uF × 0.2588 ≒ 0.257uF
実際に使用するコイルとコンデンサの値は、上記の値に対して5%程度以下の誤差に収めます。
