カットオフ周波数について

質問

CPUのタイマーを使用してPWM信号を生成しLPFを使用して正弦波を生成する回路を考えています。LPFは、オペアンプを使用する予定です。PWMの周波数に対してLPFのカットオフ周波数はどの程度に設定するのが最適でしょうか？

回答No.1

noname#230359

毎度ＪＯです。
ＰＷＭのキャリアを減衰させる事が目標ですね
アナログＬＰＦですから、最終的に０まで減衰しません
と言う事はＰＷＭのキャリアの残留をどの程度まで許容出来るかですね
最終的に生成される正弦波に対して、ＰＷＭのキャリアの残留が５％とか３％とか数値を決めて、そこから逆算します（最終的に生成される正弦波とＰＷＭのキャリア周波数に差が有る場合）
最終的に生成される正弦波とＰＷＭのキャリア周波数に差が無い場合は、これ等の周波数の中間を取る事になります
ＰＷＭのキャリアを減衰させ過ぎると、最終的に生成される正弦波までもが減衰してしまいます
２次のアクティブフィルタなら-12dB程度ですから、そこから計算出来そうですね

マイコンのクロックにもよりますが、仮に20MHzとしてＰＷＭの分解能を8BITとすると、最高でも78kHzのキャリア周波数になります
このキャリア周波数で５０Ｈｚの正弦波を生成すると、ＬＰＦのカットオフ周波数は中間なら２ｋＨｚ程度ですかね
何れにしてもシミュレーション等して、最適値を求める事になります

ＰＷＭのキャリアには高い周波数の高調波を含みます、ＯＰアンプによるＬＰＦでは「貫通」なる現象もありますから、
ＯＰアンプの周波数特性等を良く考慮して設計して下さい