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기초전기전자공학실험 LAB20 필터 회로

rockie
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최초 등록일
2021.07.26
최종 저작일
2021.03
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소개글

기초회로실험 A+보고서입니다.

기초전기전자공학실험 교재에 해당하는 이론 설명, 각 단원마다 교재에 나와 있는 문제를 P-SPICE TOOL로 시뮬레이션한 결과값, 실험절차를 작성해놓은 보고서 입니다. 예비보고서 뿐만 아니라 결과보고서 작성하실 때도 많은 도움이 될 거라 확신합니다^^

목차

1. 실험 목적 및 관련 이론
2. p-spice 예비보고서 결과
3. 실험 절차 및 방법
4. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적 및 관련 이론

[실험 목적]
(1) 저역 통과 필터의 주파수 특성을 측정한다.
(2) 고역 통과 필터의 주파수 특성을 측정한다.

[관련 이론]
필터에는 여러 종류가 있다. 높은 선택도를 가지고 한 주파수나 혹은 아주 좁은 주파수 폭만 허용하고 나머지는 제거하는 필터를 ‘대역 필터(Band Pass Filter)’라고 한다. 또한 필터는 ‘저역 필터’(LPF)와 ‘고역 필터’(HPF)로 구분하는데, LPF는 낮은 주파수를 통과시키고, HPF는 높은 주파수를 통과시키는 필터다.

[고역 통과 필터(HPF)]
콘덴서 리액턴스는 주파수에 반비례한다. 이 특성이 특정 주파수는 통과시키고 다른 주파수는 제거하는 역할을 수행한다. 밑에 그림 회로에서 콘덴서 C와 결합된 R 양단의 전압 VR과 위상각 는 다음과 같다.

콘덴서는 교류 신호를 잘 통과시킨다. 높은 주파수에서 콘덴서는 교류 신호를 최대한 잘 통과시켜 저항에 최소한의 감쇠된 신호를 전달하나, 낮은 주파수에선 감소가 큰 신호를 전달한다.

왼쪽 그림은 일반적인 HPF 회로이다. 능동 소자 없이 수동 소자만으로 구성한 회로로, 가장 흔하게 볼 수 있다. 오른쪽 그림은 왼쪽 회로를 변형한 HPF 회로이다. 이 때의 주파수 이 R/10보다 작다. 고주파에선 값이 커진다. > 10R인 주파수에서는 과 R의 병렬 임피던스는 R에 근접하게 되고, R의 부하는 안정화된다. 인덕터 L의 첨가는 회로의 특성을 변화시키면서 역시 고역 통과 필터가 된다.

[저역 통과 필터(LPF)]
인턱터의 리액턴스()는 주파수에 비례한다. 낮은 주파수에서는 R에 최소한 감소된 신호를 전달하나 높은 주파수에서는 감소가 큰 신호를 전달한다. 만약 입력이 높은 주파수와 낮은 주파수를 포함하고 있다면 높은 주파수는 제거될 것이다. 낮은 주파수만 통과시키기 때문에 노이즈 제거용으로 사용된다.

왼쪽 그림은 일반적인 LPF 회로이다. 수동 소자로만 구성되었고 가장 흔히 볼 수 있는 회로다. 주파수가 줄어들 때 XL값도 감소하므로 출력 전압 VR은 증가한다. 주파수가 증가하면 XL값도 증가하므로 출력 전압 VR은 감소하게 된다. 오른쪽 그림은 LPF 회로의 또 다른 예다.

참고 자료

기초전기전자공학실험, 대한전자공학회, 교학사, 1999, p. 287 ~ 300
rockie
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