A+ 연세대학교 기초아날로그실험 7주차 결과레포트

문서 내 토픽

1. Passive LPF Design

실험 1에서는 Passive LPF 회로를 구성하고 cut off frequency가 4kHz가 되도록 인덕터와 축전기의 값을 조절하는 실험을 진행했습니다. 실험 결과 cut off frequency는 4.049kHz로 이론값과 약 1.23%의 오차가 있었습니다. 이는 실제 사용한 소자 값이 이론값과 달랐기 때문입니다. Bode plot 분석을 통해 LPF의 특성을 확인할 수 있었습니다.
2. Active BRF Design

실험 2에서는 Active BRF 회로를 구성하고 Notch Frequency = 60Hz, Q-Factor > 4를 만족하도록 회로의 소자 값을 조정했습니다. 실험 결과 Notch Frequency는 58.234Hz, Bandwidth는 12.416Hz, Q-Factor는 4.69로 이론값과 약간의 오차가 있었습니다. 이는 실제 사용한 소자 값의 차이와 측정 오차 때문입니다. Bode plot 분석을 통해 BRF의 특성을 확인할 수 있었습니다.
3. LPF와 BRF 회로 설계

LPF 회로에서는 인덕터와 축전기 값을 변경하여 Bandwidth를 조절할 수 있습니다. BRF 회로에서는 저항 값을 변경하여 Q-Factor를 조절할 수 있습니다. 또한 BRF 회로에 Subtractor를 연결하거나 LPF와 HPF의 연결을 변경하면 BPF 회로로 동작시킬 수 있습니다.

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1. Passive LPF Design

Passive low-pass filter (LPF) design is a fundamental topic in electrical engineering and signal processing. The goal of a passive LPF is to attenuate high-frequency components of a signal while allowing low-frequency components to pass through with minimal distortion. This is typically achieved using a combination of resistors, capacitors, and inductors. The design process involves determining the appropriate component values to achieve the desired cutoff frequency and roll-off rate, while considering factors such as input/output impedance, power dissipation, and cost. Passive LPFs are widely used in various applications, including audio processing, power supply filtering, and sensor signal conditioning. The design of a passive LPF requires a solid understanding of circuit theory, filter design principles, and the trade-offs involved in component selection. Careful consideration of the design parameters and constraints is crucial to ensure the desired performance of the filter.
2. Active BRF Design

Active band-reject filters (BRFs) are an important class of filters used to remove specific frequency components from a signal while allowing the rest of the frequency spectrum to pass through. Unlike passive BRFs, active BRFs utilize operational amplifiers (op-amps) and other active components to provide additional flexibility and performance advantages. The design of an active BRF involves selecting the appropriate op-amp, determining the component values for the filter topology (e.g., Sallen-Key, Multiple Feedback), and optimizing the filter parameters to achieve the desired rejection characteristics, bandwidth, and gain. Active BRFs offer several benefits over passive designs, such as improved input/output impedance matching, higher Q-factor, and the ability to tune the filter characteristics electronically. However, the design process requires a deeper understanding of op-amp theory, filter synthesis techniques, and the trade-offs between performance, complexity, and cost. Careful analysis and simulation are crucial to ensure the active BRF meets the design specifications and performs as intended in the target application.
3. LPF와 BRF 회로 설계

LPF(Low-Pass Filter)와 BRF(Band-Reject Filter)는 전자 회로 설계에서 매우 중요한 역할을 합니다. LPF는 고주파 성분을 제거하여 저주파 신호를 통과시키는 반면, BRF는 특정 주파수 대역의 신호를 제거하고 나머지 주파수 대역을 통과시킵니다. 이러한 필터 회로 설계에는 다양한 고려 사항이 있습니다. 먼저, 필터의 목적과 사용 환경에 따라 수동 소자(저항, 커패시터, 인덕터)로 구성된 수동 필터와 연산 증폭기와 같은 능동 소자를 사용하는 능동 필터 중 적절한 방식을 선택해야 합니다. 수동 필터는 단순하고 저렴하지만 성능이 제한적인 반면, 능동 필터는 더 우수한 성능을 제공할 수 있습니다. 다음으로, 필터의 차단 주파수, 감쇠 특성, 입출력 임피던스 등의 설계 사양을 정의하고, 이를 만족시키는 회로 토폴로지와 소자 값을 선정해야 합니다. 이 과정에서 회로 시뮬레이션과 실험적 검증이 필요합니다. 마지막으로, 실제 구현 시 발생할 수 있는 실제 소자 특성의 편차, 온도 변화, 노이즈 등의 영향을 고려하여 회로를 최적화해야 합니다. 이를 통해 안정적이고 신뢰성 있는 LPF와 BRF 회로를 설계할 수 있습니다. 전자 회로 설계에서 LPF와 BRF는 매우 중요한 역할을 하므로, 이에 대한 깊이 있는 이해와 체계적인 설계 프로세스가 필요합니다.