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22장 능동 필터 회로 실험

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최초 등록일
2020.12.19
최종 저작일
2020.11
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목차

1. 실험개요
2. 이론요약
3. 실험재료
4. 실험 순서
5. 실험 개요
6. 실험 데이터
7. 결과분석 및 결론

본문내용

◎실험개요
- 본 실험은 전압이득이나 임피던스 특성을 유지하기 위하여 트랜지스터나 연산증폭기와 같은 능동소자로 구성되는 여러 가지 능동 필터의 구성과 동작원리를 이해하고 이를 실험적으로 확인한다.

◎이론요약
- 능동 필터 회로
(1) 능동 저역통과 필터
그림 22-1은 능동 저역통과 필터의 회로와 응답특성곡선을 도시한 그림이다. 여기에서 입력회로는 단극(Single Pole) 저역통과 RC 회로로 구성되어 있으며, 단위이득의 부궤환 루프를 갖는 비반전 연산증폭기(전압플로어)와의 결합으로 구현되어 있음을 알 수 있다.
그림22-1(a)의 회로를 해석하기 위해서는 비반전단자에 나타나는 전압 를 구한 다음, 전압플로어의 입출력 관계를 이용하면 된다.

그림 22-1(a)에서 비반전 단자의 전압 는 R과 C의 전압분배기 형태이므로 다음과 같이 구해진다.

그런데 그림 22-1(a)에서 주어진 연산증폭기는 전압플로어(Voltage Follower)이므로 전압이득은 1이 되므로 출력전압 은 다음과 같다.

만일 연산증폭기의 내부 차단주파수가 저역통과 필터의 차단주파수 보다 매우 크다고 가정하면, 필터의 전압이득은 –20dB/decade의 기울기를 가지게 된다.
또한 식 (22.2)에서 가 되는 주파수를 차단주파수 라 정의하면 는 다음과 같이 표현된다.

그림 22-1(b)와 같이 –20dB/decade의 기울기를 갖는 하나의 RC회로로 구성된 필터를 단극 혹은 1차 필터라고 정의한다.
다음으로 2개의 RC회로를 연산증폭기와 결합하여 능동 저역통과 필터를 구현할 수 있는데, 그림 22-2에 2극(2차) 능동 저역통과 필터를 도시하였다.

그림 22-2의 저역통과 필터는 버터워스(Butterworth)필터라고도 부르며 통과대역에서 매우 평탄한 진폭을 가지기 때문에 “진폭이 가장 평탄한 필터”라고도 한다. 또한 그림 22-2(a)에서 한 RC회로는 과으로 구성되어 있고, 다른 RC회로는 와로 구성되어 있으므로 차단주파수는 다음 식을 이용하여 계산할 수 있다.

참고 자료

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