[공학]Pi filter를 통한 Filtering Mechanism의 이해

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Pi filter를 통한 Filtering Mechanism의 이해

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라디오를 한 번이라도 써본 사람이라면 주파수 선택을 해보았을 것이다. 라디오에는 여러 대역의 주파수가 존재하는데 아무 곳에서나 방송이 나오는 것이 아니라 특정한 주파수에서만 원하는 방송을 들을 수 있다. 그런데 라디오까지 전해오는 전파는 다양한 주파수를 가지고 있기 때문에 우리는 그 중에 특정한 주파수만을 걸러 내야하는데 그때 필요한 것을 여파기라 하며 영어로는 Filter라 한다. 라디오 뿐만 아니라 필터는 전화기에 걸려오는 잡음을 걸러내는 거, 특정한 색을 브라운관에 표시하는 등 여러 일상생활에도 쓰인다. 간단히 우리가 쓰는 전기코드도 특정한 전기를 필터링하는 것이라 생각할 수 있다. 시끄러운 클럽에 갔다고 생각해 보자. 마음에 드는 이성이 있을 때 그 사람의 말만 잘 들리는 것도 일종의 필터라고 할 수 있겠다. 이번 실험은 이런 일상의 여러 회로에서 다양하게 쓰이고 있는 필터에 대해 알아보려 한다.

필터를 이해하기 전에 우선 세 가지 기본 개념에 대한 이해가 필요하다. 그것은Inductance(인덕턴스), Capacitance(캐패시턴스), Resonance(공진) 이다. 인덕턴스는 L, 캐패시스턴스는 C라 표현한다. 인덕턴스란 회로를 흐르고 있는 전류에 의해 자기유도로 생기는 역(逆)기전력의 비율이고 캐패시스턴스는 전압을 가했을 때 축적되는 전하량의 비율이다. 두 리액턴스에 대한 공식을 보면

X = 2*f*L (f=주파수, L=인덕턴스) (1)
X = 1/(2*f*C)(f=주파수, C=캐패시스턴스) (2)

이를 주파수와 관련된 내용으로 살펴보면 인덕터는 고주파신호의 통과를 억제하고 캐패시터는 고주파신호를 더 잘 통과시킴을 의미한다. 아래그림은 두 소자에 대한 주파수 통과특성의 그래프이다. 0dB에 가까울 수록 신호가 손실 없이 통과한다는 뜻이다.

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