RC回路は、これまでに何度か取り上げたこともある、抵抗とコンデンサだけの簡単な回路ですが、応用範囲が広く、「いたるところで」活躍しており、その使用目的によって、様々な呼び方がされています。周波数帯域制限に着目する場合には、ローパスフィルタ（LPF）、あるいは、ハイパスフィルタ（HPF）です。信号の直流成分を扱う場合には、平滑回路、平均値回路、リップルフィルタですし、また、交流成分を取り出す目的では、直流阻止、DCカットなどと呼ばれます。他にも、積分回路、遅延回路などと呼ばれるような使われ方もあります。
今回は、平滑回路（平均値回路、リップルフィルタ）として使われる、RC回路を取り上げます。
まず、矩形波に対する応答を調べてみましょう。シミュレーションファイル「RCフィルタ矩形波応答.asc」を参照してください。入力信号は、振幅0V－5V、周期100μS（周波数10KHｚ）、デューティー比50％の矩形波で、RC回路の時定数は、１μS、10μS、100μS、１mS、10mSです。入力矩形波の周期に対して、時定数を１／100～100倍の範囲で変えて、出力応答の様子を調べます。結果は、以下の通りです。
時定数１μS（周期の１／100）、ほとんど入力信号と変わらず、平均値は得られない。
時定数10μS（周期の１／10）、かなり「なまった」波形となるが、平均値は得られない。
時定数100μS（周期と同じ）、平均値に落ち着くが、リップルが大きすぎる（1.22Vpp）。
時定数１mS（周期の10倍）、6ｍSほどで平均値に落ち着く、リップル126ｍVpp（5Vに対し2.52％）。
時定数10mS（周期の100倍）、60ｍSほどで平均値に落ち着く、リップル13ｍVpp（5Vに対し0.26％）。
容易に予想されることですが、応答時間（出力が落ち着くまでの時間）と出力リップルの大きさとの間に、相反関係があります。要求される特性にもよりますが、大ざっぱに言えば、周期の10倍程度の時定数を目安にすればよいのではないか、と思われます。
RC平滑回路の特性改善を目指して、多段RC回路の特性を調べてみましょう。シミュレーションファイル「多段RC平滑回路.asc」を参照してください。収められている多段RC回路は、同じ定数のRCを縦続しただけですが、明らかに特性の改善が見られます。たとえば、時定数１mS（周期の10倍）１段の回路を基準として比較してみると、時定数100μS（周期と同じ）４段の回路は、応答時間は同じですが、リップルは3.2ｍVppとなっており、大幅に改善（１／40）されています。また、時定数100μS（周期と同じ）２段の回路は、リップルは同等ですが、応答時間は２ｍS以下（３倍高速）になっています。この結果を見ると、RC回路の時定数と段数の組み合わせを最適化すれば、かなりの範囲で、望みの特性を実現できそうです。何と言っても、RCは「安い」ですから、気軽に使えます。
おまけとして、シミュレーションファイル「PWM復調デモ.asc」を用意しました。最近では、PWM信号（パルス幅変調信号）は、よく使われています。簡易なアナログ方式の復調回路としてRC回路が使えることを（初心者向けに）示しています。
今回取り上げましたサンプルファイルを使うには、リニアテクノロジーのサイトよりLTspiceIVをダウンロードしてご利用下さい。
