아주대학교 기계공학응용실험 - Low High pass filter의 실 제작을 통한 동작 이해

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험 고찰
7. 결 론

본문내용

1. 실험 목적
센서의 출력에서 필연적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 사용되는 low/high pass 필터의 원리를 이해하고 실제로 제작하여 출력신호의 노이즈가 제거됨을 확인한다.

2. 실험 이론
센서를 이용하여 어떠한 대상의 물리량을 측정하면 필연적으로 노이즈가 발생하게 된다. 노이즈는 정밀함을 요하는 센서의 기능발휘에 악영향을 미치므로 노이즈를 제거하는 과정은 꼭 필요하다.
이 노이즈를 제거하기 위해 활용되는 것이 필터이다. 필터에는 여러 종류가 있지만 이번 실험에서는 저주파 신호를 통과시키는 Low pass filter와 고주파 신호를 통과시키는 High pass filter를 사용한다.
Low pass filter는 위에서 설명한 것처럼 입력된 신호에서 특정 주파수보다 높은 주파수의 신호는 통과시키지 않으며 반대로 High pass filter는 특정 주파수보다 낮은 주파수의 신호는 통과시키지 않는다.
이렇게 구성된 필터에서 입력 전압 대비 출력 전압의 비가 0.707이 되는 지점의 주파수를 특정지어 필터의 차단주파수라고 하는데 이는 필터 주파수 특성의 기준으로 삼아진다. 차단주파수는 회로 내 저항의 크기와 커패시터 용량과 관계가 있는데 그 관계식은 과 같다. 즉 저항의 크기와 커패시터 용량을 조절함으로써 필터의 차단주파수를 조절할 수 있게 된다.
한편 필터를 사용하여 주파수의 노이즈를 제거하는 과정에서 출력신호의 위상에도 영향이 가는데, 위상이 지연되는 형태로 나타난다. 이 위상 지연은 주파수가 커질수록 크게 나타나며 따라서 필터를 통과시켜 얻은 출력신호를 해석할 때는 이 위상 지연을 고려해야 한다.

3. 실험 장치
- 저항
- 커패시터
- 멀티미터
- 브레드보드
- 오실로스코프
- 함수발생기

4. 실험 방법
1. High pass filter
(1) 저항의 크기와 커패시터의 용량을 멀티미터를 이용해 측정한다.
(2) 브레드보드 상에 회로를 다음과 같이 구성한다.

참고 자료

없음