☆．このテーマについては２０１２年８月にＰ板.com殿が主催する『基礎回路アイデアコンテスト』に応募したところ「特別賞」という賞を頂きました。
Ｐ板.com殿のホームページを見たところ、金賞１名、銀賞３名の次に記載されており、第５位とでもいうものかと思います。
そして、協賛企業であるアナログデバイズ社殿より同社のＩＣを副賞として頂戴しました。
また、『パネルdeボードサービスで基板を提供させて頂く事も決定致しました』との事ですので、この回路が世の中に広まる１歩になったかと非常に有り難く思います。
しかしながら、その後連絡は途絶え、２０１４年１０月現在進展はしておりません。
他の方の入選作も同様のようです。
でも、上記は上記として、最終審査用の説明資料を基にして説明を致します。
１．背景
フィルタにはＬＰＦ、ＨＰＦなどがありますが、通常は個々別々の回路で構成します。
ここで言うクロスオーバーフィルタとは減衰傾斜６ｄＢ／Ｏｃｔごとに１組のＣＲとオペアンプを使い、さらに入力バッファ用と加算合成用のオペアンプを加え、一つの周波数をカットオフ周波数とするＬＰＦとＨＰＦを同時に作るものです。
６ｄＢ／Ｏｃｔごとに１組のオペアンプとＣＲですから、１２ｄＢ／Ｏｃｔの場合は２組、１８ｄＢ／Ｏｃｔの場合は３組となります。
オーディオの世界には定数の整った１２ｄＢ／Ｏｃｔクロスオーバーフィルタ回路と言うものがあるようですが、回路定数の整った１８ｄＢ／Ｏｃｔのものはないようです。
また、１８ｄＢ／Ｏｃｔという傾斜はスーパーウーファ用の取り出し口のフィルタとしては最低限必要な傾斜として広く知られています。
そこで１８ｄＢ／Ｏｃｔの回路を開発したので紹介するものです。
２．手法
まず、原理図を示します。
カットオフ周波数は約１５９Ｈｚで回路定数は一例です。
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上図のように入力のバッファ用オペアンプ、３組のミラー積分回路、加算合成用のオペアンプ、そして２つのバイアス安定化用の抵抗によって構成されます。
バイアス安定化用の抵抗は事前の回路理論解析の結果、他のＣＲより公差による特性への影響度が大きいことが判明したので±１％のものにしました。
３．試作
１８ｄＢ／Ｏｃｔをステレオ用でしかも可変周波数型にしようとすると６連ボリュームまたは同等機能を有するＩＣスイッチなどが必要です。
今回の試作は入手可能部品の関係と基礎回路であることを考慮して３回路４接点のロータリースイッチを使い、１チャンネル分としました。
クロスオーバー周波数はスーパーウーファ用の遮断周波数に適した周波数の付近とし、低い方から７１Ｈｚ、１０３Ｈｚ、１４７Ｈｚ、２１２Ｈｚとしました。
次に回路図を示します。
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回路図に従って製作されたＰ板がトップの写真です。
４．結果
次に取得データから作成した周波数特性のグラフを示します。
上図はロータリースイッチの第１ポジションと第４ポジションのＬＰＦ出力とＨＰＦ出力を重ねたものです。
次に交差部分の拡大図を示します。
５．考察（特徴）
データを見ると、以下の特徴があることが分かります。
(1)．直線的垂下部分の傾斜は－１８ｄＢ／Ｏｃｔになっています。
(2)．最大減衰レベルは－８０ｄＢ以下であり、プリントパターンも優秀です。
(3)．前記の４つの周波数付近でＬＰＦとＨＰＦが－３ｄＢで交差しています。
☆．２４ｄＢ／Ｏｃｔについて
コンテストで使った基板にオペアンプが１回路あまっていたので、その部分を利用して２４ｄＢ／Ｏｃｔを実験しました。
但し、ロータリースイッチが３回路分しかないので、周波数は１５０～１６０Ｈｚの１周波だけです。
先ずコンテストで使った基板を改造して作った２４ｄＢ／Ｏｃｔの回路写真を掲載します。
次に２４ｄＢ／Ｏｃｔの原理回路図を掲載します。
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傾斜角が１２ｄＢの倍数の場合はＬＰＦとＨＰＦが交差する周波数では両者の位相回転が１８０度の倍数になるので、－６ｄＢで交差するのが自然だと思います。
しかし、定数を変えれば－３ｄＢで交差させることも可能なので、それも実験しました。
また、２４ｄＢの場合、クロスオーバー周波数での位相回転が１８０度の倍数であると同時に３６０度であるので負帰還のつもりが正帰還になってしまいます。
この為、ミラー積分後の加算回路との接続が１２ｄＢ／Ｏｃｔや１８ｄＢ／Ｏｃｔとは異なったものになります。
同時に一部のバイアス安定化用の抵抗値（Ｒ１７）も他の場合とは異なったものになります。
また、－３ｄＢで交差するタイプはＲ１７をカッコ書きに変更します。
次に回路図を掲載します。
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次に取得データから作成した周波数特性のグラフを示します。
大局的に見れば両者とも特性は出ているように見えます。
そこでクロスオーバー周波数付近を拡大してみました。
それが次です。
－６ｄＢで交差するタイプに比べ－３ｄＢで交差するタイプは特性にやや無理があるようです。
以上
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