아주대학교 A+전자회로실험 실험5 결과보고서

문서 내 토픽

1. 1차 능동저역통과 필터

1차 능동저역통과 필터에 대해 알아보고 실험을 통해 본 이론을 확인하는 것이 실험 목적 중 하나였습니다. 실험 결과 입력 파형은 사인파, 출력 파형도 사인파로 출력되었으며, 증폭 회로이므로 이는 당연한 결과입니다. 그러나 출력 파형의 진폭이 너무 작을 때는 직선으로 보이는 경우도 있었습니다.
2. 2차 능동저역통과 필터

2차 능동저역통과 필터에 대해 알아보고 실험을 통해 본 이론을 확인하는 것이 실험 목적 중 하나였습니다. 실험 결과 이론값과 시뮬레이션 결과, 실제 실험 결과 간에 큰 차이가 있었습니다. 이는 오실로스코프의 정밀도 문제, group delay, 비이상성 등 다양한 요인이 영향을 미쳤기 때문입니다.
3. 2차 능동고역필터

2차 능동고역필터에 대해 알아보고 실험을 통해 본 이론을 확인하는 것이 실험 목적 중 하나였습니다. 실험 결과 입력 신호의 주파수가 감소함에 따라 출력 신호의 크기가 증가하고, 커패시턴스의 영향으로 입출력 신호의 위상차가 점점 줄어드는 것을 확인할 수 있었습니다. 이는 group delay 때문인 것으로 분석되었습니다.
4. 차단 주파수

이론적인 차단 주파수는 995Hz였지만, 실험 결과 1.587kHz로 나왔습니다. 이는 약 60%의 오차율을 보였습니다. 차단 주파수 근처에서는 공명 현상이 일어나 정확한 측정이 어려웠고, 오실로스코프의 정밀성 한계에 부딪혔기 때문입니다.
5. 전압 이득

전압 이득의 오차율은 저주파 영역에서 크게 나타났지만, 고주파 영역으로 갈수록 2% 이내로 감소했습니다. 이는 주파수 의존성이 큰 커패시터의 리액턴스 때문인 것으로 분석되었습니다. 고역통과 필터이므로 고주파는 1의 전압 이득으로 통과시키고 저주파는 차단시켰습니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 1차 능동저역통과 필터

1차 능동저역통과 필터는 입력 신호의 고주파 성분을 제거하여 저주파 성분만을 통과시키는 필터입니다. 이 필터는 단순한 구조와 낮은 비용으로 구현할 수 있어 많이 사용되는 필터 중 하나입니다. 하지만 필터의 차단 주파수 특성이 완만하여 고주파 성분의 제거 성능이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 따라서 보다 엄격한 고주파 제거가 필요한 경우에는 2차 능동저역통과 필터나 2차 능동고역필터 등의 고차 필터를 사용해야 합니다.
2. 2차 능동저역통과 필터

2차 능동저역통과 필터는 1차 능동저역통과 필터에 비해 더 우수한 고주파 제거 성능을 가지고 있습니다. 이 필터는 2개의 RC 네트워크와 2개의 증폭기로 구성되어 있어 1차 필터보다 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 하지만 그만큼 차단 주파수 특성이 더 가파르고 고주파 성분을 더 효과적으로 제거할 수 있습니다. 따라서 고주파 노이즈 제거가 중요한 응용 분야에서 많이 사용됩니다. 다만 구현이 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있습니다.
3. 2차 능동고역필터

2차 능동고역필터는 입력 신호의 저주파 성분을 제거하고 고주파 성분만을 통과시키는 필터입니다. 이 필터는 2개의 RC 네트워크와 2개의 증폭기로 구성되어 있어 2차 능동저역통과 필터와 유사한 구조를 가지고 있습니다. 하지만 필터의 동작 원리가 반대이므로 차단 주파수 특성이 가파르고 저주파 성분을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 따라서 고주파 신호 처리 분야에서 많이 사용됩니다. 다만 구현이 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있습니다.
4. 차단 주파수

차단 주파수는 필터의 주파수 특성에서 중요한 지표입니다. 차단 주파수는 필터가 신호를 통과시키거나 차단하는 경계 주파수를 의미합니다. 저역통과 필터의 경우 차단 주파수 이하의 주파수 성분은 통과시키고 차단 주파수 이상의 주파수 성분은 차단합니다. 고역통과 필터의 경우 반대로 동작합니다. 차단 주파수는 필터의 성능을 결정하는 중요한 요소이므로 응용 분야에 맞는 적절한 차단 주파수를 선택하는 것이 중요합니다.
5. 전압 이득

전압 이득은 필터의 출력 전압과 입력 전압의 비율을 나타내는 지표입니다. 전압 이득은 필터의 증폭 특성을 결정하는 중요한 요소입니다. 전압 이득이 1보다 크면 필터가 입력 신호를 증폭하고, 1보다 작으면 감쇄합니다. 전압 이득은 필터의 구조와 설계 파라미터에 따라 달라지며, 응용 분야에 따라 적절한 전압 이득을 선택해야 합니다. 예를 들어 신호 증폭이 필요한 경우에는 전압 이득이 1보다 큰 필터를, 감쇄가 필요한 경우에는 전압 이득이 1보다 작은 필터를 사용해야 합니다.

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