[실험보고서] 필터회로 : 필터회로의 주파수 특성, 주파수 응답, 대역폭, 차단 주파수, 이득, 데시벨과 같은 필터에 관련된 변수를 실험적으로 측정하고 기타 여러 종류의 필터회로에 대한 특성을 실험 통하여 확인

소개글

[실험보고서] 필터회로 : 필터회로의 주파수 특성, 주파수 응답, 대역폭, 차단 주파수, 이득, 데시벨과 같은 필터에 관련된 변수를 실험적으로 측정하고 기타 여러 종류의 필터회로에 대한 특성을 실험 통하여 확인에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험 기구
4. 이론
5. 실험방법

본문내용

실험보고서
학 과
분 반
학 번
이 름
조 명
담 당 교수
1. 실험제목
필터회로
2. 실험목적
주어진 필터회로의 주파수 특성, 주파수 응답, 대역폭, 차단 주파수, 이득, 데시벨과 같은 필터에 관련된 변수를 실험적으로 측정하고 기타 여러 종류의 필터회로에 대한 특성을 실험을 통하여 확인한다.
3. 실험 기구
함수 발생기
오실로스코프
멀티미터
가변 저항기 2대 (10kΩ, 20kΩ )
캐패시터 2개 (0.001uF, 0.01 uF)
Decade 인덕터 박스 1대 혹은 인덕터 1개(20 mH 정도)
4. 이론
유무선의 전기적인 신호에는 많은 주파수 성분이 포함되어 있으며 이 중에서 원하는 성분의 주파수들을 통과시키거나 원하지 않는 성분을 걸러내는 회로를 필터(혹은 여파기)라고 한다. 필터에 대한 정확한 이해는 신호처리에 관련된 이론(프리어해석, 스펙트럼, 복소수 주파수 등)을 필요로 한다. 필터 실험에 관련된 주요 사항만을 다루고자 한다.
필터 : 입력(정현파형 및 혼합된 파형) 신호들을 진폭과 위상 특성들을 회로의 주파수 특성에 따라 변경시키는 다른 모든 회로들을 일컫는 말이다.
필터의 입출력 관계식
전기적인 필터 (electrical filter): 신호의 진폭과 위상을 회로의 파라미터에 EK라 변화시키는 데 사용되는 회로를 말한다. 이 필터의 주파수 응답을 주로 전달함수
로 표현된다.
파형의 변형: 임의의 입력 파형을 Fourier 변환에 의해 각 주파수 성분으로 분해될 수 있고, 이들 각각에 를 곱하여 중첩하여 출력을 구할수 있는데, 일반적으로 파형의 왜곡을 초래한다.
진폭왜곡: 가 일정하지 않을 때, 주파수에 따라 다른 증폭도를 갖는다.
위상 왜곡: 위상천이(shift)는 주파수에 따라 다른 반응 속도를 나타내며, 따라서 서로 다른 주파수 성분을 갖는 신호들이 합에 의해 출력이 생성될때 주파수별 지연 시간의 차이로 왜곡을 발생하는데 이를 위상 왜곡이라고 한다.
필터의 종류
필터는 주파수를 통과시키는 범위에 따라 좁은 대역만을 통과시키는 협대역(narrowband)필터, 넓은 주파수 대역을 통과시키는 광대역 필터, 주파수 대혁의 저주파 대역을 통과시키면 저역필터, 고주파 대역을 통과시키면 고역필터라고 한다.
5.실험방법
ⓛ [그림 1,2] 회로를 브레드보드판에 결선하고 고역 통과 필터의 경우 오실로스코프의 CH1을 캐패시터의 출력에 연결하고, CH2에는 저항의 출력을 연결하라. 저역 통과 필터의 경우는 그 반대로 오실로스코프를 연결하라.
② 함수 발생기를 (0 dBm *에 해당)로 맞추고 주파수를 0 Hz에서 5kHz까지 여러 단계로 변화시켜 가며 실험적으로 회로의 주파수 응답 전압을 구하라. 이때 항상 실험이 진행되는 동안 함수 발생기의 기준 전압을 로 유지해야 한다.
③ [그림 1] 고역 통과 필터회로에 함수 발생기를 (0 dBm *에 해당)로 맞추고 차단 주파수 부근(700~900Hz)에서 좀더 좁은 단계로 주파수를 변화시켜가며 실험적으로 회로의 3dB 차단 주파수를 구하라. 오실로스코프 channel1의 프로브를 캐패시터 양단에 접속하여 저역 통과 필터의 출력 전압을 측정하고 차단 주파수 부근에서의 출력 파형을 그려라. 이 때 항상 실험이 진행되는 동안 함수 발생기의 기준 전압을 로 유지해야 한다. 다음공식을 사용한 차단 주파수와 비교하라.
실험치: 차단주파수 Hz
이론치: Hz
④ [그림 2] 저역 통과 필터회로에 함수 발생기를 (0 dBm *에 해당)로 맞추고 차단 주파수 부근(7,000~10,000Hz)에서 좀더 좁은 단계로 주파수를 변화시켜 가며 실험적으로 회로의 3 dB 차단주파수를 구하라. 이때 항상 실험이 진행되는 동안 함수 발생기의 기준 전압을 로 유지해야 한다. 다음 공식을 사용한 차단 주파수와 비교하라.
*dBm 정의 :
실험치: 차단주파수 Hz
이론치: Hz
⑤ 위에서 측정한 차단 주파수에서 입력 전압과 출력 전압 간의 위상차를 오실로스코프의 XY모드에 놓고 측정하라.
⑥
⑦ [그림 3] 대역 통과 회로에 대해 위 ②과정을 반복하라
[그림 1] 고역 통과 필터
[그림 2] 저역 통과 필터
[그림 3] 대역 통과 필터

키워드

필터,   회로,   필터의 종류,   주파수 특성,   주파수 응답,   대역폭,   차단 주파수,   필터회로