서강대학교 21년도 기초전자공학실험 13주차(A+자료) - 실험 18. 저역 여파기, 실험 19. 고역 여파기

소개글

서강대학교 전자공학과 4점대 학점 공돌이입니다.

A+를 받은 양질의 자료를 올립니다.

목차

1. 제목
2. 실험결과
3. 결과 분석
4. 검토사항
5. 토의
6. 참고문헌

본문내용

3. 결과 분석
이번 실험은 인덕터와 저항을 직렬로 연결하여 저역통과 필터를 만들고 테스트해보는 실험이었다. 이론적으로 보았을 때, 저역통과 필터는 인덕터와 저항을 직렬로 연결함으로써 구성할 수 있다. VS를 입력했을 때, 저항에 걸리는 전압은 V0=RVS/(R+jωL) 이 되고, 이 값은 주파수 ω가 커질수록, 작아지기 때문에 저역대의 주파수에 대해 출력전압이 높고, 고역대의 주파수에 대해 출력전압이 낮아질 것이다.
50mH의 L과 3300Ω의 저항을 직렬로 연결했다. 위의 표와 그래프를 보면, 캐패시터를 병렬로 연결하지 않았을 때와 연결했을 때 모두 저항 양단의 전압이 주파수가 커질수록 작아지는 모습을 볼 수 있다. 따라서 저역대의 주파수를 잘 통과시키는 저역통과 필터의 역할을 수행할 수 있음을 알 수 있었다.
C가 없을 때, Gain에 대한 Tranfer function은 G=R/(R+jωL)이 되는데, 이 때 크기는 M(jω) = R/sqrt(R2+ω2L2)이다. 이 값이 1/sqrt(2)=0.707 이 되는 주파수를 Half-Power frequency, Cut-off frequency (차단주파수)라 하는데, ω0=R/L 이므로 f0=R/π2L이다. R=3300Ω이고 L=50mH일 때 차단 주파수의 이론값은 10.50kHz이다.
실험에서 도출해낸 그래프와 0.707V의 교점에서의 주파수는 약 10kHz로 나왔다. 따라서 차단주파수의 이론값과 실험값의 차이가 크지 않다는 것을 알 수 있다.
여기서 C를 R에 병렬로 연결하게 되면, C의 리액턴스 1/ωC는 저역대 주파수에서 증가하고 고역대 주파수에서 감소하게 되므로 저역통과의 효과를 높일 수 있게 된다.
하지만 실제 실험에서는 그래프에서 보이다시피, 필터의 효과가 높아졌다기보다는 그냥 C가 없을 때보다 조금 더 전압이 증가하기만 한 것처럼 보인다. 그러나 이는 실험에 사용한 함수 발생기의 최대 주파수가 20kHz이기 때문에 그렇게 보이는 것이다.

참고 자료

J.David Irwin and Robert M. Nelms. 2015. Basic Engineering Circuit Analysis. 11th ed. New Jersey: Wiley. pp. 523-533