저역 및 고역통과 필터

최초 등록일
2017.12.19
최종 저작일
2017.09
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목차

1. 실험목적

2. 실험,실습 관련이론
1) 수동 저역통과 필터
2) 능동 저역통과 필터
3) 수동 고역통과 필터
4) 능동 고역통과 필터

3. 실험,실습 사용기기 및 재료

4. 실험순서 및 방법
1) 저역통과 필터
2) 고역통과 필터

본문내용

실험 제목 : 저역 및 고역통과 필터

실험목적
-저역통과 필터 : 저역통과 필터는 차단주파수 이하의 주파수성분을 가진 모든 신호를 일정한 통과대역이득을 가지고 통과시키다. 차단주파수 이상에서 입력신호가 –12db의 비율로 감쇠되며, 이 비율은 이와 같은 2차 필터의 경우에는 –40db와 동등하다. 통과대역이득이 더 높은 형태로도 구성이 가능하다. 또한, 차단주파수 보다 낮은 입력주파수에서 입력과 출력 사이에는 위상변화가 없다.
-고역통과 필터 : 고역통과필터는 저역통과필터의 반대되는 동작특성을 가진다. 즉, 고역통과필터는 실질적으로 일정한 통과대역이득을 가지고 차단주파수보다 높은 주파수를 가지는 신호를 전부 통과 시킨다. 차단 주파수 이하는 2차 필터의 경우에는 12db 또는 40db비율로 감쇠된다. 또한, 차단 주파수보다 훨씬 높은 주파수에서는 입력신호와 출력신호간에 위상차는 없다.

실험․실습 관련이론
수동 저역통과 필터
저역통과 필터는 임계주파수 이상의 모든 신호는 충분히 감쇄시키고 차단주파수 이하는 신호는 모두 통과시키는 회로이다. <그림1>에 수동 저역통과 필터를 도시하였으며, 수동소자R.,C의 결합으로 구성된다. 이 회로의 동작을 살펴보면, 차단주파수 이하의 주파수에서는 캐패시터 C의 리액턴스Xc가 저항R에 비해 충분히 커지게 되므로 대부분의 입력신호는 감쇄없이 출력된다. 만일 주파수가 증가하게 되면 리액턴스Xc가 감소하므로 신호전압은 크게 감쇄된다.
<그림1>의 회로 동작을 주파수의 변화에 따라 상세하게 기술하면 f<fc이면 Xc가 충분히 커서 대부분의 입력신호가 출력된다. f>fc이면 입력전압이 많이 감쇄되어 출력된다. f=fc이면 차단주파수 정의에 따라서 출력전압은 입력전압의 70.7%가 된다. f>>fc이면 캐패시터의 리액턴스가 충분히 작아지므로 출력전압은 거의0이 된다.
<그림1>의 회로에서 저항R과 리액턴스Xc가 같게 되는 주파수를 차단주파수 fc라한다.
R=Xc=1/(2πfcC) => fc=1/(2πRC) 입력전압과 출력전압은 다음과 같이 표현되므로 입력전압의 0.707배이다. Vout=0.707*Vin이다. 저역통과 필터의 대역폭은 BW=fc이다. 저역통과 필터에서 이상적인 응답특성은 f=fc에서 기울기가 급경사를 이룬다.

참고 자료

구글, ‘저역주파수, 고역주파수’, 2017. 11
전자회로, 생능 출판, 김동식
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