VCOとスイッチトキャパシタフィルタを用いた方形波合成成分再生教材の試作

概要

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正弦波は電気工学や電子工学において基本となる波形である。方形波や三角波はひずみ波といわれ、多くの周波数成分の和で構成されている。これをフーリエ展開で周波数と振幅を求めることができるが、その成分を合成して方形波などを再生する電子回路をつくることは容易ではない。しかし、方形波の合成成分は奇数の高調波である。最初の高調波は3次である。このため、フィルタを用いて高調波を遮断することは、必ずしも難しくない。スイッチトキャパシタフィルタは遮断周波数を変更することが容易である。スイッチトキャパシタフィルタは部品としても流通している。ここでは流通部品としてのスイッチトキャパシタフィルタとVCO(Voltage Controlled Oscillator)を活用し、方形波を構成している高調波を順次遮断して基本波の正弦波とすることも、高調波を通過帯域に戻して方形波を構成することもできる教材を試作した。この教材の構成は、信号源のVCOとスイッチトキャパシタフィルタだけである。本教材はこのように簡単な回路構成で試作したので報告する。