전자공학실험2 8장-2 2009037406 최광호

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목차

8.1목적
8.2 해설
8.3 예비문제
8.5 실험내용
8.5 실험분석
8.6 연습문제
실험 후 느낀 점

본문내용

전자공학실험2
실험8. 능동 여파기(BPF)
2009037406 최광호
8.1 목적
여파기의 기능을 이해하고 전달함수의 극점 변동에 따른 주파수 특성을 이해한다. 버터워스 다항식의 유도과정을 공부하며 저역통과 능동 여파기를 회로적으로 구현한다. 대역통과 여파기의 전달함수를 구하고, 그 함수의 주파수 특성을 측정한다.
8.2 해설
8.2.3 대역통과 여파기(BPF)
- 설정된 최소 및 최대 주파수 대역 내의 신호는 통과시키고, 나머지 구간의 주파수
성분은 차단시키는 여파기
대역통과 여파기
- BPF 회로의 동작
저주파수에서 두 개의 커패시터는 개방, 인가된 신호가 출력으로 전달되지 않으며, 고주파
수에서는 두 개의 커패시터가 단락된다. 이 되어 출력 전압이 0이 된다
- 지점과 (-)단자에 KCL을 적용하여 세운 절점 방정식
- 인 경우
- 가 가변되면 중심 주파수는 가변되지만 중심 이득이나 대역폭은 불변, 시정수 가 감소되면 대역폭이 증가한다.
8.3 예비문제
3. 저역통과 여파기의 진폭 주파수 특성을 그려라.
⇒
4. 대역통과 여파기의 진폭 주파수 특성을 그려라.
⇒
5. 관계식을 증명하라. 여기서 L은 라플라스 변환 연산자이다. 주파수 영역에서의 극점(pole)인 a와 시간영역에서의 시정수(time constant)인 τ간의 관계식을 구하라. 단 이다.
⇒
6. 그림 8.4의 회로가 저역통과 여파기임을 설명하라.
⇒ 저주파에서 커패시터는 개방되어 이득 값으로 출력이 되지만 고주파에서 커패시터는 단락되어 출력이 0이 된다. → 저주파만 통과
7. 그림 8.8의 회로가 대역통과 여파기임을 설명하라.
⇒ 저주파에서 커패시터는 개방되어 출력이 0이 되고 고주파에서는 두개의 커패시터가 단락되어 이 되어 출력이 0이 된다. → 고,저주파 모두 못 통과 → 중간부분만 통과
8.5 실험내용
8.5.2 대역 통과 여파기
(1) 대역통과 여파기인 그림 8.12의 회로를 구성한다. 오실로스코프의 CH1을 입력 측인 에 연결하고, CH2를 출력 측인 에 연결한다. 입력 전압 를 정현파로 두고 진폭은 40[㎷]로 하고, 주파수는 가변시킨다.
(2) 저항 으로 둔 후, AC 전압계로 을 측정한다. 주파수 1㎑를 중심으로 하여, 좌측 혹은 우측으로 주파수를 가변시키면서 의 최대치인 를 찾은 후에 이를 표 8.3에 기록한다. 그 최대치를 준 주파수가 중심 주파수인 이다. 표 8.3에 기록한다.
(3) 중심 주파수보다 대략 80㎐ 정도 더 낮은 주파수 대역 근처에서 가 되는 주파수인 를 측정한다. 이 주파수와 그 때의 전압 수치를 표 8.3에 기록한다.
(4) 중심 주파수보다 대략 80㎐ 정도 더 낮은 주파수 대역 근처에서 가 되는 주파수인 를 측정한다. 이 주파수와 그 때의 전압 수치를 표 8.3에 기록한다.
(5) 저항 으로 둔 후, AC 전압계로 을 측정한다. 주파수 1㎑를 중심으로 하여, 좌측 혹은 우측으로 주파수를 가변시키면서 의 최대치인 를 찾은 후에 이를 표 8.4에 기록한다. 그 최대치를 준 주파수가 중심 주파수인 이다. 표 8.4에 기록한다.
(6) 중심 주파수보다 대략 80㎐ 정도 더 낮은 주파수 대역 근처에서 가 되는 주파수인 를 측정한다. 이 주파수와 그 때의 전압 수치를 표 8.3에 기록한다.
(7) 중심 주파수보다 대략 80㎐ 정도 더 낮은 주파수 대역 근처에서 가 되는 주파수인 를 측정한다. 이 주파수와 그 때의 전압 수치를 표 8.3에 기록한다.

① 식 (8.20)을 이용하여, 인 경우의 , , , , 를 계산하라. 이론치를 표 8.3의 측정치와 비교하라. 측정치를 사용하여 그림 8.13(a) 형태의 그림을 그려라. 입력 전압 실효치는 [㎷]이다. 중간대역이득 계산 시 를 사용하라.
② 식 (8.40)을 이용하여, 인 경우의 , , , , 를 계산하라. 그 이론치를 표 8.4의 측정치와 비교하라. 그 후 측정치를 사용하여 그림 8.13(a) 형태의 그림을 그려라. 중간대역 이득인 계산 시는 를 사용하라.
8.5 실험분석
(1)
▶ 회로도
▶ 입력은 진폭이 40mV인 정현파를 사용하였다.
(2)(3)(4) 일 때
▶ =0.719V , =910㎐
▶ =0.506V , =831㎐ ▶ =0.508V , =993㎐
[표 8.3]
[㎐]
831
910
993
162
[V]
0.506
0.719
0.508
(5)(6)(7) 일 때
▶ =0.740V , =705㎐
▶ =0.523V , =631㎐ ▶ =0.521V , =792㎐
[표 8.4]
[㎐]
631
705
792
161
[V]
0.523
0.740
0.521

① 일 때
② 일 때
8.6 연습문제
4. BPF의 전달함수 는 아래와 같다.
(1) 식 (*)는 대역통과 주파수 특성을 가짐을 보여라.
⇒
(2) 로 둔 후, 이 식을 만족하는 근 의 궤적은 그림 8.3의 형태임을 보여라.
⇒
(3) 의 두 개의 근을 구한 후에 이로부터 식 (8.40-5)와 (8.40-6)에 주어진 와 의 표현식을 유도하라.
⇒
5. 그림 8.12의 회로에서 을 사용한다.
(1) PSpice를 사용하여 그림 8.13(a)와 같은 형태의 주파수 응답을 그려라.
(2) 를 인가한다. PSpice를 사용하여 의 파형을 그려라. 단 는 표 8.3의 측정치를 사용한다. PSpice로 계산한 이득과 측정치 이득을 서로 비교하라.
실험 후 느낀 점
LPF실험을 했을 때 많이 번거롭고 귀찮고 시간도 오래 걸려서 BPF실험을 할 때 많이 걱정을 했었다. 그러나 실험이 정말 1시간도 걸리지 않고 끝났다. 우리조가 처음으로 1등으로 실험을 끝낸 날이다. 실험을 끝내고도 우리가 다한 게 맞는지 의심스러워 교수님께도 여쭈어보았다. 결과 값도 잘나왔고 실험도 빨리 끝나서 매우 기분 좋은 실험이었다. PSpice사용법을 몰라 선배에게 부탁하여 그래프를 그렸는데 다음엔 직접 그려볼 수 있도록 하여야겠다.

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