전자회로실험 4. 능동 필터회로

소개

■ 실험 목적
1. 1, 2차 저역 통과 필터와 2차 고역 통과 필터에 대해서 알아보고 실험을 통해서 이론을 확인한다.
■ 결과보고서
1. 1차 저역 통과 필터1
f=100Hz일때 출력 그래프
f=200Hz일때 출력 그래프
[그림 1] 1차 저역 통과 필터 회로, 10kΩ저항 측정값
f=500Hz일때 출력 그래프
f=1kHz일때 출력 그래프
f=2kHz일때 출력 그래프
f=5kHz일때 출력 그래프
f=10kHz일때 출력 그래프
차단 주파수일때 출력 그래프
[그림 2] 실험 전압 이득 그래프, 시뮬레이션 차단 주파수 측정 그래프
시뮬레이션 결과값
실험 결과값
위 실험 회로인 1차 저역 통과 필터 회로에 대해 살펴보면, 전원의 주파수가 변할 때 단지 커패시터의 임피던스만 영향을 받게 된다. 매우 낮은 주파수에서, 커패시터는 개방 회로처럼 동작하게 되고 이때의 전압 이득은 을 가진다. 하지만 매우 높은 주파수에서 커패시터는 단락 회로로 동작하고 이에 1차 저역 통과 필터는 출력에 접지 되는 것이다. 이상적인 저역 통과 필터에서 주파수에 따른 필터의 이득은 저주파에서의 1이 된다. 하지만 주파수가 증가함에 따라 어느 점에 가서는 전압 이득이 감소하기 시작 하게 된다. 주파수가 점점 커지면 전압 이득은 점점 감소하여 나중에 전압 이득이 0이 되게 된다. 그 과정 중에서 전압이득이 0.707이 되는 지점의 주파수를 바로 차단 주파수라 하는 것이다. 위 시뮬레이션 결과 그래프를 통하여도 1차 저역 통과 필터의 특성을 파악 할 수 있다. 저주파일 경우 전압 이득이 1을 출력하다가 주파수를 점점 높여 가면서 실험 할 경우 나중에 고주파가 되면 전압 이득이 거의 0을 출력 하는 것을 확인 할 수 있다. 실제 실험 결과도 이론이나 시뮬레이션과 마찬가지로 저주파의 경우 전압 이득이 1을 출력하다가 주파수를 점점 올려가면서 실험하였는데 마지막 10kHz일 때는 거의 0.15정도로 급격히 떨어진 것을 볼 수 있다.이렇게 주파수를 올려가면서 실험할수록 전압 이득이 떨어지는 이유는 위에서도 설명하였듯이 커패시터에 걸리는 전압은 주파수가 높을수록 그 값이 작아지게 되는데, 그 원리는 다음에 커패시터의 용량리액턴스 때문이다.

목차

전자회로실험 4. 능동 필터회로
■ 실험 목적
■ 결과보고서
1. 1차 저역 통과 필터1
2. 2차 저역 통과 필터
3. 2차 고역 통과 필터.
■ 결과보고서

본문내용

위 실험 회로인 1차 저역 통과 필터 회로에 대해 살펴보면, 전원의 주파수가 변할 때 단지 커패시터의 임피던스만 영향을 받게 된다. 매우 낮은 주파수에서, 커패시터는 개방 회로처럼 동작하게 되고 이때의 전압 이득은 을 가진다. 하지만 매우 높은 주파수에서 커패시터는 단락 회로로 동작하고 이에 1차 저역 통과 필터는 출력에 접지 되는 것이다. 이상적인 저역 통과 필터에서 주파수에 따른 필터의 이득은 저주파에서의 1이 된다. 하지만 주파수가 증가함에 따라 어느 점에 가서는 전압 이득이 감소하기 시작 하게 된다. 주파수가 점점 커지면 전압 이득은 점점 감소하여 나중에 전압 이득이 0이 되게 된다. 그 과정 중에서 전압이득이 0.707이 되는 지점의 주파수를 바로 차단 주파수라 하는 것이다. 위 시뮬레이션 결과 그래프를 통하여도 1차 저역 통과 필터의 특성을 파악 할 수 있다. 저주파일 경우 전압 이득이 1을 출력하다가 주파수를 점점 높여 가면서 실험 할 경우 나중에 고주파가 되면 전압 이득이 거의 0을 출력 하는 것을 확인 할 수 있다. 실제 실험 결과도 이론이나 시뮬레이션과



(7) 그림 7의 회로에서 이론적인 차단 주파수는 얼마인가? 차단 주파수보다 작은 주파수 값들에서 전압이득은 얼마나 빨리 감소하는가?
차단 주파수를 식에 대입하여 계산해 보면 =994.72Hz로 2차 저역 통과 필터와 같은 차단 주파수가 나오는 것을 확인 할 수 있다. 위 시뮬레이션 결과 차단 주파수 측정 그래프를 통하여 전압 이득이 0.7077일 경우 1.5515kHz가 나오는 것을 볼 수 있다. 실험에서는 차단 주파수가 1.34kHz가 나온 것을 볼 수 있다. 약간의 오차가 발생 한 이유는 실험 회로는 16kΩ을 사용하였지만 이번 실험에서는 16kΩ이 없어서 가장 비슷한 값인 18kΩ을 사용하였다. 그 값도 정확하게 일치 하지 않고 커패시터도 미세한 값의 차이가 있었기 때문에 차단 주파수 결과에 약간의 오차가 발생한 것이다. 그 값을 구해보면 =871.52Hz가 된다. 따라서 이보다 작은 주파수에서의 전압 이득 감소율을 구해보면, 시뮬레이션 결과에서

참고자료

· 없음