エレキ素人が何か考える（その24）：ローパスフィルターの初歩

ローパスフィルターを感じる

先日購入したデジタルオシロスコープ(OpenScope MZ)を有効活用しようと、ローパスフィルターにトライ。

ローパスフィルター

ローパスフィルターは、もじどおり、低周波数成分を通し、高周波成分を通さないものである。単純回路的には、抵抗とコンデンサとが下記のような配置となるもの。

三角波

ここでは、周波数成分をソフトウェア的に変化させたかったため、マイコンを利用することにした。以前、Wio Terminalで正弦波（MicroPythonを使ってみる（その４）＆エレキ素人が何か考える（その７）：DAコンバーター） を作ったとき、高周波成分を作るのが、性能的に厳しかったため、今回は三角波を使うことにした。

MicroPythonソースコード

Wio TerminalのDAコンバーターの精度は10bit(0-4095)であるため、下記のような三角波を生成。

この繰り返し時間を変化させることにより、周波数成分を制御する。

import time
import math
from machine import DAC, Pin

def write_data(f):
  for i in range(num):
    dac.write(ary[i])
    time.sleep_us(int(1000000/(num*f)))

def write_data_without_sleep():
  for i in range(num):
    dac.write(ary[i])

num = 4
ary = list(range(num))
ary[0] = 2048
ary[1] = 4095
ary[2] = 2048
ary[3] = 0
dac = DAC(Pin(11))

f1 = 50
f2 = 100
f3 = 250
f4 = 500

while 1:
  for i in range(5):
    write_data(f1)
  for i in range(10):
    write_data(f2)
  for i in range(25):
    write_data(f3)
  for i in range(50):
    write_data(f4)

「f1 = 50」　は、三角波としての50Hzを意識したもの（もちろん、正弦波ではないので、50Hz以外の周波数成分は多数ある）。

結果

青が入力波形、オレンジがローパスフィルター通過後の波形である。低周波数時、オレンジの振幅はそれなりにあるが、高周波数時には、その振幅は小さくなっており、ローパスフィルターの機能を確認することができた。

ハイパスフィルター（失敗）

同じ要領でハイパスフィルターにトライ。

だが、波形は下記のようになり、入力された低周波数波形（青）に対し、フィルター後の波形（オレンジ）でも、高周波の方が値が小さくなっている。

抵抗やコンデンサの値を変化させたが、ハイパスフィルターらしい波形を見ることはできずじまい。三角波が原因なのか、それとも、それ以外のところに問題があるのか、小生のレベルでは追いつかず（残念ながら）。

EOF