LCフィルタ設計の勉強(2)

定K型フィルタと誘導m型フィルタの作り方がわかったので、DAC用のフィルタを設計してみた。

この特性は、狙った通り80MHzでノッチが効いているし、二次フィルタの特性としての高域の遮断もできている。

しかし、実用的ではない。

なぜならば3.53nHや1.49nHといったインダクタンスが必要であり、こんなのは3mmくらいの配線のインダクタンスに相当するものなので、実現できないだろう。また、特性インピーダンスを1Ωとして設計している。

さて、RedPitayaの回路を解析してみたところ、DAC出力を50Ωで終端してもしなくてもほとんど(1%も)出力電圧は変わらない。オペアンプの負帰還がかかっているからなのであるが、直流の出力インピーダンスは0.5Ω以下であると思われる。

出力インピーダンスは仕様書によればOutput load 50Ωとなっているので、50Ωであろう。

フィルタの入力側のインピーダンスは1Ωで出力インピーダンスは50Ωというインピーダンス変換が行われているのかもしれない。

なお、ここで設計したLPFを50Ω系に変換してみると、このようになる。

インダクタンスが170nHくらいになったので、作れなくはなさそうな気がしてくる。

特性はもちろん上のグラフと同じなのだけど、やはりOPアンプの出力インピーダンスが低いのが気になる。

試しに、入力インピーダンス1Ωと50Ωで特性を比較してみると、

1Ω（つまりOPアンプ直結）のときには特性にピークが生じてしまう。

インピーダンスのミスマッチと、インダクタンスが全体的に低いことを改善しないといけない。

また、後者の回路(50Ωのフィルタに1Ωのインピーダンスで入力した場合)、15MHzの矩形波に対する過渡解析を行ったところ大きなリンギングが生じている。

これも解決すべき課題といえる。