システムの帯域幅は、そのシステムが効果的に動作する周波数範囲を指します。制御システムやフィルター、アンプなどの電子機器において、帯域幅は通常、システムの応答が入力信号の周波数に対してどの程度良好であるかを示す重要なパラメータです。
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システムの帯域幅とは？
制御システムにおける帯域幅は、システムが特定のゲイン以下に減衰するまでに対応できる最高周波数を指します。具体的には、システムの開ループまたは閉ループゲインが最大値の -3dB（最大ゲインの約70.7％）に達する周波数です。この-3dBポイントは、システムの帯域幅の上限を示すもので、この周波数以上ではシステムのパフォーマンスが大幅に低下することを意味します。
制御を行う周期（制御周期）とは異なり、帯域幅はシステムが適切に応答できる信号の周波数範囲を意味します。制御周期は、制御システムが状態を更新し、新しい制御信号を出力する間隔または周期です。一方、帯域幅はそのシステムがどの程度迅速に外部の変化に反応できるか（例えば、どのくらいの速さで入力変化に応じて出力を変更できるか）を示します。
つまり、帯域幅が広いシステムは、より高い周波数の入力信号やより急速な変化にも対応できることを意味し、通常、より迅速に応答するシステムとなります。しかし、帯域幅が広すぎると、ノイズなどの望ましくない高周波信号もシステムに伝わりやすくなるため、適切な帯域幅の選択が重要です。
システムの帯域幅とは？小学校高学年でもわかるような表現でいうと
システムの帯域幅というのは、電子機器がちゃんと動く範囲のことを指します。これを、ラジオのボリュームの上限のように考えてみましょう。ボリュームを上げると音が大きくなるけれど、あるところまで行くと音が変になったりすることがありますよね。その「ちょうど良い」範囲までのところが帯域幅です。
この帯域幅は、機器がうまく応答できる速さの範囲を示しています。速い歌や遅い歌、どちらも上手に歌える歌手のようなものです。でも、歌が速すぎたり、遅すぎたりすると、歌手は上手く歌えなくなってしまいます。
帯域幅は、機器がどれくらいの速さで、入ってきた情報に反応して答えを出せるかを示すものです。帯域幅が広いと、いろいろな速さの情報に早く反応できます。でも、広すぎると、変な音やノイズも入ってきてしまうことがあるので、ちょうど良い範囲を見つけることが大切です。
