RC저역통과 및 고역통과 필터(기초전자회로실험 예비보고서)

소개글

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목차

1. 실험목적

2. 관련이론
(1) 저역 통과 RC 필터 회로
(2) 저역 통과 RL 필터 회로
(3) 고역 통과 RC 필터 회로
(4) 고역 통과 RL 필터 회로

3. 실험재료 및 기자재

4. 실험내용
1) 저역통과 필터
2) 고역통과 필터

5. 검토사항

본문내용

제곱에 비례하므로 인 지점은 전력이 반으로 줄어드는 지점이라고도 말한다. 실제 필터에서의 cutoff 주파수는 그림 1(a)의 이상적인 경우에서 보는 것처럼 칼로 자른 것 같지 않다. 실제 필터에서는 전력이 반으로 줄어드는 주파수 지점, 즉 를 cutoff 주파수라고 말한다.
(2) 저역 통과 RL 필터 회로
RL회로로 저역 통과 필터를 얻을 수 있는데 이를 그림 4에 나타내었다.
그림4. 저역 통과 RL 필터 회로
R에 걸리는 출력 전압은
이 되고 로 정의하면
이 되므로 식 (3)과 동일하다. 따라서 이에 대해서 다시 분석할 이유는 없다.
(3) 고역 통과 RC 필터 회로
고역 통과 필터도 RC회로로 얻을 수 있는데 이를 그림 5에 나타내었다.
그림5. 고역 통과 RC 필터 회로
저항 R에 걸리는 출력 전압은
이 된다. 여기서 로 두고, 입력에 대한 출력 전압의 비를 생각하면
이다. 식 (10)의 크기를 dB로 표현하면
이 된다. 주파수가 매우 낮아서 이면 가 된다. 만약 주파수가 매우 높아서 이면 이 된다. 그림 6(a)에 를 에 대해 그렸다. 그림 6(b)에는 식 (10)에서 위상각를 에 대해 그린 것이다.
그림 6. 고역 통과 필터의 주파수 응답 특성. (a) 진폭 (b) 위상
여기서도 [dB]이 되는 를 cutoff 주파수라고 말한다.
(4) 고역 통과 RL 필터 회로
고역 통과 RL filter를 그림 7에 나타내었다. 위에서 본 것처럼 고역통과 RL 필터의 특성도 로 정의하면 식 (10)과 동일하므로 더 이상 논의하지 않는다.
그림7. 고역 통과 RL 필터 회로
3. 실험재료 및 기자재
① 오실로스코프
② 디지틀 회로시험기
③ 저주파 신호발생기
④ 저항 (1/2W) : 4.7Ω, 470Ω, 1.5kΩ, 15kΩ, 10kΩ
⑤ 커패시터 : 0.005F, 0.05F
⑥ 브레드보드
4. 실험내용
1) 저역통과 필터
① 이론적인 주파수 특성 곡선을 얻기 위하여 다음과 같은 순서를 적용한다.
(a) 그림 11-5의 회로에서 X표로 나타내어진 점을 개방하고 테브닌의 정리를 적용하여
테브닌의 등가 회로를 작성하여라.
[그림 11-5]
(b) 3dB 주파수(차단주파수)를 결정하여라.
=
: Hz
C : Farad
: Ω
(c) 그림 11-6과 같은 반대수 그래프에 다음과 같은 점을 표시하고 곡선을 완성하여라.
(ⅰ) ()
(ⅱ) (2×, 9dB)
(ⅲ) (4×, 15dB)
(ⅳ) (8×, 21dB)
② 그림 11-5의 회로를 결선하고 신호발생기로 100Hz의 신호를 가하고 신호발생기 출력을 2V로 항상 유지하여라.
③ 커패시터 양단에 오실로스코프를 접속하고 스코프 화면 상의 진폭을 적절한 크기로 조정 하여라. 신호발생기의 주파수를 증가시키어 오실로스코프 상의 진폭이 원래 진폭의 70.7% 되는 주파수를 찾아내어라, 이 주파수가 차단 주파수이다. 이 주파수를 기록하여 놓아라.
④ 그림 11-5회로의 주파수 특성을 100Hz부터 20kHz까지 측정하여 그림11-6에 그리시 오.
⑤ 차단 주파수의 계산값과 측정값을 비교하여 %오차를 계산하여라.
2) 고역통과 필터
① 그림 11-7(a)의 회로를 결선하여라. 신호발생기로 25kHz의 신호를 가하고 신호발생기 출력을 2V로 항상 유지하여라.
② 위 실험 1.의 순서 ③과 같은 방법을 사용하여 신호발생기의 주파수를 감소시켜가면서 차단주파수를 측정하여라.
③ 100Hz부터 25kHz의 주파수 범위에 대하여 주파수 특성곡선을 그래프 용지에 작성하여라.
④ 이 필터의 차단주파수를 계산하여라.
⑤ 차단주파수의 계산값과 측정값을 비교하여 %오차를 계산하여라.
⑥ 그림 11-7(b)의 회로를 결선하고 신호발생기로 25kHz의 신호를 가하여라. 신호발생기 의 출력 단자에 디지틀 회로 시험기를 접속하여 신호발생기 출력 전압이 2V가 되도록 조 정하고 항상 이 전압 레벨을 유지하여라.
⑦ 신호발생기의 주파수를 감소시켜 원래의 진폭에 70.7%가 오실로스코프 상에 나타나는
차단주파수를 측정하여라.
(주의) 만일 신호발생기의 내부저항이 100Ω이상이면 차단주파수의 측정값과 계산값 사이의 오차를 발생시킬 것이 다.
5. 검토사항
① RC 저역통과 필터에서 주파수와 이득 사이의 관계에 대하여 설명하여라.
② RC 고역통과 필터 회로에서 그림 11-7(a)의 회로와 그림 11-7(b)의 회로 사이에는 어 떠한 차이점이 있는가?
③ RC 고역통과 필터의 차단주파수에서 이득을 -3dB라고 할 때 /2 되는 주파수에서의 이득은 몇 dB가 되겠는가?

키워드

RC,   저역통과,   고역통과,   필터,   RL 필터