アンプとフィルタは、増幅とろ過の性質を持つ電子回路として広く使われており、その名称の由来にもなっています。

アンプはゲインを生成し、フィルタは電気信号の振幅や位相特性をその周波数に対して変更します。 これらの増幅器やフィルタは、その設計において抵抗、インダクタ、またはコンデンサ・ネットワーク（RLC）を使用するため、これらの反応性成分の使用と回路の周波数応答特性の間には重要な関係がある。 しかし、線形AC回路の応答は、増幅器やフィルタ回路に見られるような、大きさは一定で周波数を変化させたACまたは正弦波入力信号でも調べることができる。 829>

電気回路や電子回路の周波数応答では、特定の単一周波数で、あるいは0Hz、（d.）、（d.）、（d.）などさまざまな周波数の全範囲で出力ゲイン（振幅応答として知られている）と位相（位相応答として知られている）がどのように変化するかを正確に見ることができます。829>

一般に、回路やシステムの周波数応答解析は、回路やシステムが動作すると予想される周波数スケールに対して、そのゲイン、つまり入力信号に対する出力信号の大きさ、出力/入力をプロットすることによって示される。 829>

周波数依存回路の周波数応答は、周波数（ƒ）に対する大きさ（利得）のグラフとして表示することができる。 水平方向の周波数軸は通常対数スケールでプロットされ、電圧出力またはゲインを表す垂直軸は通常、10進数のリニアスケールで描かれます。 システムの利得は正にも負にもなり得るので、Y軸は正と負の両方の値を持つことができる。

電子工学では、対数、略して「ログ」は、基本数をその数を得るために上げるべき乗数として定義されている。 そして、ボード線図上では、対数のX軸スケールはlog10分割で目盛られているので、周波数の10年ごと（例えば、0.01、0.1、1、10、100、1000など）にX軸上に等間隔に配置されます。 対数の反対は、アンチログまたは「アンチログ」です。

周波数応答曲線のグラフ表現はボードプロットと呼ばれ、そのようなボードプロットは、図のように一方のスケール（x軸）が対数、他方（y軸）が線形（対陰プロット）であることから一般に半対数グラフであると言われています。

周波数応答曲線

次に、任意の回路の周波数応答は、出力（および利得）がほぼ一定になる周波数帯を示すので、入力信号周波数の変化に対するその動作の変化と見ることができます。 αLとαHの間の大小の周波数帯域を回路の帯域幅と呼びます。 829>

前述のように、ボード線図は周波数特性を対数的に表したものです。 最近のオーディオアンプの多くは、20Hz～20kHzのオーディオ全帯域において、上記のような平坦な周波数特性を持っています。 オーディオアンプのこの周波数範囲は帯域幅（BW）と呼ばれ、主に回路の周波数応答によって決まります。

周波数点 ƒL と ƒH はそれぞれ、回路のゲインが高周波と低周波で低下する下角またはカットオフ周波数と上角またはカットオフ周波数ポイントに関連しています。 周波数特性曲線上のこれらの点は、一般に-3dB（デシベル）点として知られています。 つまり、帯域幅は次のように表されます。

デシベル（dB）はベル（B）の10分の1で、ゲインを測定する共通の非線形単位で、Aを十進数のゲインとし、Y軸にプロットして20log10（A）と定義されます。 ゼロデシベル（0dB）は、最大出力を与えるユニティのマグニチュード関数に相当します。 言い換えれば、0dBはVout = Vinのときに発生し、この周波数レベルでは減衰がないため、次のように与えられます：

上のボード線図から、コーナーまたはカットオフ周波数の2点で、出力は0dBから-3dBまで下がり、一定の割合で下がり続けていることがわかります。 この利得の低下または減少を、一般に周波数応答曲線のロールオフ領域と呼んでいます。 基本的な1次増幅器やフィルタ回路では、このロールオフ率は20dB/decadeと定義されており、これは6dB/octaveに相当します。 829>

この-3dBコーナー周波数は、出力ゲインが最大値の70.71%に減少する周波数を定義しています。

Frequency Response -3dB Point

このコーナー周波数での出力電力は、図のように最大0dB値の半分となるので、-3dB点はハーフパワー点としても知られています。

したがって、負荷に送られる出力電力量はカットオフ周波数で実質的に「半分」になり、そのため周波数応答曲線の帯域幅（BW）は、これら 2 つのハーフパワー点の間の周波数帯として定義することも可能です。

電圧利得には 20log10(Av)、電流利得には 20log10(Ai) を使用しますが、電力利得には 10log10(Ap) を使用します。 デシベルは電力比の単位であり、実際の電力レベルを表すものではないので、乗数20は10の2倍という意味ではないことに注意してください。 また、dBでのゲインは正負のどちらにもなり、正の値はゲインを、負の値は減衰を示します。

次に、電圧、電流、電力ゲインの関係を以下の表に示します。

デシベルゲイン相当値

0.1

1.9038

操作用アンプは、100万または100dBを超える開ループ電圧利得, ( AVO )を持つことができます。

デシベルの例 No1

ある電子システムが、12mVの信号を印加したときに24mVの出力電圧を生成する場合、そのシステムの出力電圧のデシベル値を計算します。

デシベル 例題No2

オーディオアンプからの出力電力が信号周波数1kHzのとき10W、信号周波数10kHzのとき1Wと測定される場合、そのデシベル値を計算します。 829>

周波数応答のまとめ

このチュートリアルでは、電子回路が動作する周波数の範囲は、その周波数応答によって決定される方法を見てきました。 デバイスや回路の周波数応答は、その利得、または通過させる信号の量が周波数によってどのように変化するかを示すことにより、指定した範囲の信号周波数での動作を説明します。

ボード線図は、回路の周波数応答特性のグラフ表示であり、設計問題の解決に使用することができます。 一般に、回路のゲインマグニチュードと位相関数は、X軸に沿って対数周波数スケールを使用して別々のグラフに示されます。

帯域幅は、その上部および下部カットオフ周波数ポイントの間で回路が動作する周波数の範囲です。 これらのカットオフまたはコーナー周波数ポイントは、出力に関連する電力がその最大値の半分に低下する周波数を示しています。

ほとんどのアンプやフィルタは、回路の帯域幅や通過帯域が広い周波数範囲にわたって平坦で一定であるフラットな周波数応答特性を持っています。 共振回路は、ある範囲の周波数を通過させ、他の周波数を遮断するように設計されています。 周波数によってリアクタンスが変化する抵抗、インダクタ、コンデンサを用いて構成され、その周波数応答曲線は、帯域幅が回路のQに依存する共振によって影響を受けるため、急峻な上昇または点のように見えることがあり、高いQは狭い帯域幅を提供するからです。