아주대학교 전자회로실험/전회실/ 실험5 능동필터회로 예비보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 도구 및 소자
3. 실험 이론
4. 실험 과정 및 예상 결과
5. Pspice Simulation 및 예상 결과와의 비교
6. 참고 문헌

본문내용

실험 목적
본 실험에서는 능동필터 회로를 다룬다. 기본적으로 연산증폭기는 이득을 통해 출력을 증폭시키므로 광범위하게 사용된다. 이는 가감산, 적분, 상수 곱하기 등의 연산 기능을 수행할 수 있다는 뜻이기도 하다. 이번 실험에서는 증폭기에 부궤환을 추가한 상황에서 커패시터 소자의 응용으로 신호를 정류하는 회로의 동작에 집중한다. 연산증폭기에 대한 이해를 기반으로 부궤환 회로를 응용하고, 회로를 구성하여 실제 작동을 확인한다. 또, HPF와 LPF를 모두 실험하게 되는데, 출력 결과와 회로의 차이를 분석하여 회로가 어떻게 작동하는지 구동 방식과 그 영향을 이해하는 것으로 추후 연관 과목과 설계에 대한 직관적인 시각을 다질 수 있다.

실험이론
- 수동필터
저역 통과 필터(LPF)는 낮은 주파수는 통과하고, 높은 주파수는 걸러내는 필터 회로다. 회로에 사용되는 커패시터와 인덕터는 AC 회로에서만 작동하는 회로다. 주파수 값이 충분히 작은 환경에서 인덕터의 리액턴스는 0에 가깝게 되고 커패시터의 리액턴스는 무한대에 가깝게 된다. 낮은 주파수에서 인덕터는 'short'처럼 동작하고 커패시터는 'open'처럼 동작한다는 뜻이다.
저역 통과 필터는 출력 전압은 매우 낮은 주파수에서의 입력 전압 신호와 같다. 주파수가 증가함에 따라 인덕터의 리액턴스는 그 값이 증가하고 커패시터의 리액턴스는 감소하기 때문이다. 그림 (b)는 주파수에 따른 저역 통과 필터의 이득이 어떻게 변하는가를 보여준다. 이상적인 경우에 저주파에서의 전압 이득은 1이다. 주파수가 증가함에 따라 어느 점에 가서는 전압이득이 감소하기 시작한다. 전압이득이 0.707이 되는 주파수를 차단주파수라고 한다. 고역 통과 필터(LPF)는 높은 주파수는 통과하고, 낮은 주파수는 걸러내는 필터 회로다. 이 또한 LPF와 작동 원리가 크게 다르지 않다. 주파수 값이 충분히 작은 환경에서 인덕터의 리액턴스는 0에 가깝게 되고 커패시터의 리액턴스는 무한대에 가깝게 되는 소자의 특성을 활용한다.

참고자료

· 아주대학교 전자회로실험 강의 노트 (2021)
· Behzad Razavi, 김철우 외 6인 공역, 『마이크로전자회로』, 제 2판, 2009 .p599-621
· James W. Wilson 외 1인 공저, 장주욱 외 9인 공역, 『회로이론』, 제 10판, 2016, p166-190
· 방성완, 『알기쉬운 회로이론』, 제 1판, 2016, p358-376
· allaboutcircuits, (2021.04.10.), (2021.04.10.), ‘Filter’, ‘LPF’, https://www.allaboutcircuits.com
· ALLDATASHEET, (2021.03.15.), (2021.03.15.),
· ‘741C’, https://www.alldatasheet.co.kr/view.jsp?Searchword=741C