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。

　回路シミュレータSpiceでは、周波数に対する利得と位相の変化特性のシミュレーションをAC解析(AC analysis)と呼んでいます。
　前回の(1)で設計した3種のLCLPFのAC解析方法を、回路図の作成から順を追って説明します。

　回路シミュレータSpiceでは、オシロスコープで観測するような時間応答のシミュレーションを過渡解析(Transient analysis)と呼んでいます。
　(1)で設計したバターワースのLPFは利得－周波数特性は平坦なのですが、矩形波に対する出力波形にオーバシュートやリンギングが発生します。この様子をLTSpiceでシミュレーションしました。

　回路に使用している抵抗やコンデンサの値が変化すると、当然ながら回路の特性も変化してしまいます。この変化の様子をシミュレーションする方法をLTSpiceではパラメータ・スィープ(Parameter Sweeps)と呼んでいます。

　当然ながらフィルタに使用するコイルやコンデンサの値には誤差が含まれます。この誤差によって回路の特性がどの程度バラツクのかをシミュレーションするのが、モンテカルロ(Monte Carlo)解析です。

　解析結果のグラフ数が多くなるので、今回も4次のLCLPFのみシミュレーションしました。