RLC회로의 주파수응답과 공진 특성

본 내용은 " 4주차 예비 보고서 11장 RLC회로의 주파수응답(공진) " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.06.08

문서 내 토픽

• 1. RLC회로의 임피던스와 어드미턴스

  수동소자(R, L, C)의 임피던스와 어드미턴스는 교류회로 분석의 기본입니다. 저항의 임피던스는 R이고 어드미턴스는 1/R입니다. 인덕터의 임피던스는 jwL이고 어드미턴스는 1/jwL입니다. 커패시터의 임피던스는 1/jwC이고 어드미턴스는 jwC입니다. RLC직렬회로의 임피던스는 Z=R+jwL+1/jwC이며, RLC병렬회로의 임피던스는 1/(1/R+1/jwL+jwC)입니다. 어드미턴스는 임피던스의 역수 관계를 가집니다.

• 2. RLC병렬공진회로의 공진현상

  공진은 AC회로에서 전압과 전류가 동상일 때 발생하며, 이때 회로의 임피던스가 최소가 되어 최대전류가 흐릅니다. DC회로에서는 주파수가 변하지 않으므로 공진현상이 존재할 수 없습니다. RLC병렬공진회로에서 어드미턴스는 Y=1/R+j(ωC-1/ωL)이고, 공진조건은 허수부가 0일 때입니다. 공진 시 어드미턴스가 최소이고 순저항성이 되며, 전압과 전류의 위상이 같아집니다.

• 3. 직렬공진회로의 특징

  RLC직렬공진회로는 L과 C에 의해 결정되는 특정 주파수에서 공진됩니다. 공진 시 임피던스가 최소이고 순저항성이 되어 회로에서 최대전류가 흐릅니다. 이때 역률은 1이 됩니다. 공진 시 인덕터와 커패시터의 전압이 서로 상쇄되어 저항기에 전압이 최대로 유지됩니다. 직렬공진 주파수에서 임피던스는 최소이고 전류는 최대입니다.

• 4. 병렬공진회로의 특징

  RLC병렬공진회로는 직렬과 마찬가지로 L과 C에 의해 결정되는 특정 주파수에서 공진됩니다. 공진 시 어드미턴스가 최소이고 임피던스가 최대가 됩니다. 서셉턴스가 0이 되고 전류는 최대가 되며, 전압과 위상이 같아집니다. 공진 시 인덕터와 커패시터에 걸친 전압이 0이 되고 저항에 최대전압이 걸립니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. RLC회로의 임피던스와 어드미턴스

  RLC회로의 임피던스와 어드미턴스는 교류회로 분석의 핵심 개념입니다. 임피던스는 저항, 유도성 리액턴스, 용량성 리액턴스의 조합으로 표현되며, 복소수 형태로 나타낼 수 있습니다. 어드미턴스는 임피던스의 역수로서 회로의 전도성을 나타내며, 실부인 컨덕턴스와 허부인 서셉턴스로 구성됩니다. 이 두 개념은 회로 설계 및 분석에서 매우 중요하며, 특히 주파수 변화에 따른 회로의 동작을 이해하는 데 필수적입니다. 임피던스 표현을 통해 위상각을 파악할 수 있고, 이는 전력 계산과 회로 최적화에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 2. RLC병렬공진회로의 공진현상

  RLC병렬공진회로의 공진현상은 회로 이론에서 매우 흥미로운 주제입니다. 공진 주파수에서 유도성 서셉턴스와 용량성 서셉턴스가 상쇄되어 어드미턴스의 허부가 0이 되고, 회로의 임피던스가 최대값을 갖게 됩니다. 이때 전류는 최소값을 나타내며, 회로는 순저항 특성을 보입니다. 병렬공진회로는 필터 설계, 임피던스 정합, 신호 선택 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 공진 현상의 선택도(Q값)는 회로의 대역폭과 선택성을 결정하는 중요한 파라미터입니다.

• 3. 직렬공진회로의 특징

  직렬공진회로는 교류회로에서 가장 기본적이면서도 중요한 구조입니다. 공진 주파수에서 유도성 리액턴스와 용capacity성 리액턴스가 상쇄되어 임피던스가 최소값(순저항)이 되고, 전류는 최대값을 갖습니다. 이 특성으로 인해 직렬공진회로는 신호 증폭, 주파수 선택, 공명 현상 활용 등에 널리 사용됩니다. 공진점에서의 위상각은 0도이며, 회로의 전력 인수는 1이 됩니다. Q값이 높을수록 공진점 근처에서 급격한 임피던스 변화를 보이므로, 회로 설계 시 대역폭과 선택도의 균형을 고려해야 합니다.

• 4. 병렬공진회로의 특징

  병렬공진회로는 직렬공진회로와 상반된 특성을 나타내는 중요한 회로 구조입니다. 공진 주파수에서 임피던스가 최대값을 가지며, 전류는 최소값을 나타냅니다. 이러한 특성은 고임피던스 특성이 필요한 응용에서 매우 유용합니다. 병렬공진회로는 무선 통신, 튜닝 회로, 필터 설계 등에서 광범위하게 활용됩니다. 공진점에서 회로의 어드미턴스는 순 컨덕턴스만 남게 되고, 위상각은 0도가 됩니다. 병렬공진회로의 Q값은 회로의 선택도를 결정하며, 높은 Q값은 좁은 대역폭과 높은 선택성을 의미합니다.