[회로이론][전자회로]설계보고서 Op-amp를 이용한 대역 통과 필터 설계

소개

Op-amp를 이용한 대역 통과 필터 설계입니다.
수동필터, 능동필터 둘다 이론을 나타내었고 시뮬레이션을 같이 제작하였습니다. 각각의 필터의 그림을 나타내고 시뮬레이션화하여 자료의 질을 더했습니다.
전반적으로 깔끔하게 작성하였으며 각부분별 필터에대해 자세하게 나타내었습니다.

목차

1. 문제
2. 이론
3. 설계
4. 검증
5. 토의

본문내용

1. 문제
(1) 다음과 같은 주파수 응답과 제한 조건을 만족하는 대역통과 필터를 설계.
주파수 응답 :

제한조건 : 비용최소화 (op-amp 200원/개, 저항 10원/개, 커패시터 20원/개)

(2) 필터의 특성을 Pspice로 분석하고, 설계된 필터가 주어진 조건을 만족하는지 검증한다.
-Magnitude 특성
-Phase 특성

2. 이론

◎ 대역 통과 필터 (bandpass filter : BPF)

필터란 원하는 주파수의 신호는 통과시키고 나머지는 감쇄하는 회로로서 크게 수동 필터와 능동 필터로 종류가 나누어 진다.

(1) 수동필터 (Passive Filter) 에서의 대역 통과 필터

수동 필터는 말 그대로 수동 소자 (R, L, C)만으로 구성되어있는 필터를 뜻한다. 수동필터에서의 대역 통과 필터는 아래 그림에 보여지는 것과 같이 RLC 직렬 공진 회로에서 R에서 출력했을 때가 대역통과 필터이다.


이때의 전달함수는

여기서 이다. 오른쪽 그림은 대역 통과 필터의 이상적인 주파수 응답과 실제 주파수 응답, 를 나타낸 것이다. 대역통과 필터는 를 중심으로 한 주파수 대역 ()의 모든 주파수를 통과하도록 설계되며, 는 다음과 같다.

수동 필터에서의 수동소자는 회로에 에너지를 더할 수 없으므로 1보다 더 큰 이득을 얻을 수 없다()는 한계를 가지고 있다. 또한 크기가 크고 비싼 인덕터가 필요하며, 음성주파수 영역() 이하의 주파수 (저주파)에서의 구현이 힘들다. 따라서 수동필터는 고주파에서 유용하며, 이러한 수동필터의 한계를 능동필터에서 극복할 수 있다.

참고자료

· 없음