회로의 주파수 응답과 필터 예비 보고서

소개글

회로의 주파수 응답과 필터 예비 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 적
⑴ 회로의 주파수 응답
⑵ 저역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑶ 고역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑷ 대역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑸ 대역저지 필터의 주파수 특성 이해

본문내용

실험 제목
학번
이름
실험 날짜
회로의 주파수 응답과 필터
목 적
⑴ 회로의 주파수 응답
⑵ 저역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑶ 고역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑷ 대역통과 필터의 주파수 특성 이해
⑸ 대역저지 필터의 주파수 특성 이해
이 론
-필터 : 입력 신호의 여러 주파수 성분들 중에서 원하는 주파수 성분들만을 출력 하는 것
(1) 회로의 주파수 응답
전달 함수의 크기 H에 의해 회로의 주파수 특성은 결정된다. 특정 주파수 대역 에서 H = 1이고
그 외 대역에서 H = 0이라면, 입력 신호 주파수 성분 중 영역(통과대역)의 성분은 회로 내에서 감쇄(또는 손실) 없이 출력으로 그대로 전달이 되나 그 외 주파수 영역(저지 대역) 성분들은 모두 감쇄되어 출력에
나타나지 않는다. 실제 경우에서 통과 대역과 저지 대역의 경계로는 전달 함수의 크기가 되는
주파수가 사용되고 있으며, 이 주파수를 3dB 주파수 라고 부르는데 이는 0.707을 데시벨 단위로 나타내면가 되는 것에 기인한다.
(a) 저역통과 필터 : 0<< 영역의 저주파수 성분만을 통과
(b) 고역통과 필터 : < 영역의 고주파수 성분만을 통과
(c) 대역통과 필터 : << 영역의 주파수 성분만을 통과->대역폭(bandwidth: BW) : -
(d) 대역저지 필터 : << 영역의 주파수 성분만을 제거
(2) 저역 통과 필터
<그림 20.2>의 (a)는 정현파 신호 가 인가되는 RL직렬회로이고 (b), (c)는 이 회로의 주파수
특성을 나타낸 그래프이다. 이다.
- 전달함수 이때 ()
- 전달함수의 크기(H)는 위상은
- :
이 회로는 < 영역의 저주파수 성분만을 통과시킨다.
*각각의 유도과정은 예비과제에서 알아보자.
(3) 고역 통과 필터
<그림 20.3>의 (a)는 정현파 신호 가 인가되는 RC직렬회로이고 (b), (c)는 이 회로의 주파수
특성을 나타낸 그래프이다. 이다.
- 전달함수 , 이때 ()
- 전달함수의 크기 , 위상
- :
이 회로는 < 영역의 고주파수 성분만을 통과시킨다.
*각각의 유도과정은 예비과제에서 알아보자.
(4)대역 통과 필터
<그림 20.4>의 (a)는 정현파 신호 가 인가되는 RLC직렬회로이고 (b), (c)는 이 회로의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 이다.
- 전달함수
(: 공진주파수, : 감쇄 상수, : quality factor)
- ,
- , 대역폭(BW)=-=
이 회로는 << 영역의 주파수 성분만을 통과시킨다.
*각각의 유도과정은 예비과제에서 알아보자.
(5)대역 저지 필터
<그림 20.5>의 (a)는 정현파 신호 가 인가되는 RLC 병렬회로이고 (b), (c)는 이 회로로 구현된 대역 저지 필터의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 이다.
- 전달함수 ,
(: 진공주파수, : 감쇄상수, : quality factor)
- ,
-
이 회로는 << 영역의 주파수 성분만을 제거한다.
*각각의 유도과정은 예비과제에서 알아보자.
예비과제
(1) 저역통과 필터인 <그림 20.2(a)> RL 직렬 회로의 전달 함수 H, 그 크기 H 및 위상 , 3dB 주파수를
유도하고 그 결과가 <그림 20.2(b)>, <그림 20.2(c)>와 같음을 보여라.
전달함수
전달함수의 크기와 위상
3 주파수
전달함수의 크기식 에서 각주파수가 0일 때 H=1이 나오고, 에 시정수를 대입하면 가 나온다.
그리고 위상 식에서 각주파수가 일 때 , 가 무한대일 때 가 나온다.
따라서 이 식을 그래프로 그리면 <그림 20.2(b)>, <그림 20.2(c)>와 같은 그래프가 나온다.
(2) 고역통과 필터인 <그림 20.3(a)> RC 직렬 회로의 전달 함수 H, 그 크기 H 및 위상 , 3dB 주파수를
유도하고 그 결과가 <그림 20.3(b)>, <그림 20.3(c)>와 같음을 보여라.
전달함수
전달함수의 크기와 위상
3 주파수
전달함수의 크기 식에서 각주파수 가 0일 때 H = 0이 나오고, 에 시정수를 대입하면 가
나온다. 그리고 위상 식에서 각주파수가 0일 때 이 나오고, 가 일 때 가 나온다.
따라서 이 식을 그래프로 그리면 <그림 20.3(b)>, <그림 20.3(c)>와 같은 그래프가 나온다.
(3) 대역통과 필터인 <그림 20.4(a)> RLC 직렬 회로의 전달 함수 H, 그 크기 H 및 위상 , 3dB 주파수를
유도하고 그 결과가 <그림 20.4(b), (c)>와 같음을 보여라.
,
전달함수
(: 공진주파수, : 감쇄 상수, : quality factor)
전달함수
전달함수의 크기와 위상
3 주파수
전달함수의 크기 식에서 각주파수가 , 일 때 이 나오고, 가 일 때 1이 나온다.
그리고 위상 식에서 각주파수가 , 일 때 , 이 나오고, 가 일 때 0이 나온다, 따라서 이 식을 그래프로 그리면 <그림 20.4(b)>, <그림 20.4(c)>와 같은 그래프가 나온다.
(4) 대역저지 필터인 <그림 20.5(a)> RLC 병렬 회로의 전달 함수 H, 그 크기 H 및 위상 , 3dB 주파수를
유도하고 그 결과가 <그림 20.5(b), (c)>와 같음을 보여라.
(: 진공주파수, : 감쇄상수, : quality factor)
전달함수
전달함수의 크기와 위상
3 주파수
전달함수의 크기 식에서 각주파수가 , 일 때 이 나오고, 가 일 때 0이 나온다.
그리고 위상 식에서 각주파수가 , 일 때 , 이 나온다. 가 일 때는 위상의 분모가 0이므로 불연속이다.
따라서 이 식을 그래프로 그리면 <그림 20.5(b)>, <그림 20.5(c)>와 같은 그래프가 나온다.
Pspice를 통한 실험결과
실험 (1) <그림 20.2 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
진동수가 커질수록 Vg와 비슷한 그래프를 보임
실험 (2) <그림 20.3 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
실험 (3) <그림 20. 4 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
실험 (3) <그림 20. 4 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
실험 (4) <그림 20. 5 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색

키워드

회로실험,   주파수,   예비