필터 실험

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없음

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51.3961
0.064
1.32
3.939562
0.048485
36.9406
0.046
1.32
3.609311
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0.0328
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1400.22
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0.763636
1510.63
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0.044
7.320282
0.781818
그래프 2. Pi type High-pass filter의 주파수에 대한 입력 전압과 출력전압의 결과
결과의 가독성을 위하여 주파수는 로그값을 취하기로 한다.
그림 10과 그림 11을 비교하면 같은 소자로 이루어진 두 필터의 차단주파수는 약 1300Hz임을 알 수 있다. 즉 L과 C의 연결상태만 변화시킴으로 인해 1300Hz를 기준으로 Low-pass Filter는 저주파영역만 High-pass Filter는 고주파 영역만 통과시킴을 볼 수 있다. 소자 값의 변화가 없으므로 두 회로 모두 차단주파수가 거의 동일함을 실험 결과로서도 알 수 있다. I-lab의 市川裕一씨가 제공한 웹계산기 이용
이론적으로 유도할 경우 차단주파수 f= 이다. 이러한 필터들 경우 주파수의 결정은 L과 C에 의해 이루어지므로 소쟈의 용량에 변화가 없다면 차다주파수는 경험적으로 거의 동일하다. 이는 Pi Type Filter의 회로적 대칭성, 즉 같은 모양에서 소자의 위치만 바뀜에 의해 생기는 결과이다. 고주파 및 저주파 대역 통과시 각각의 차단주파수는 거의 동일하다.
그림 9를 보면 Ripple이 존재함을 보이는데 이는 Pi type의 필터가 스커트 특성, 즉 차단정도가 뚜렷한 대신 통과대역이 동일한 곳에서는 출렁임을 보이는데 이는 수학적인 문제로 다항식표현을 x축에 로그값을 취한 것으로 변환하여 볼 때는 그래프가 스커트 특성이 뚜렷하며 ripple 거의 없음을 알 수 있다.
결론적으로 회로를 구성하는 필터를 살펴보았을 때 필터는 인덕터와 캐패시터의 조합으로 이루어 지며 두 소자의 성질적 차이가 주파수의 선택을 결정하게 하는 것이다. 이를 이용하면 우리가 본 파이 타입 보다 더 복잡한 형태의 필터를 구성하여 더 뚜렷하고 정확한 주파수 선택이 가능한 것이다. 이런 것이 실제 우리의 일상에서 회로가 있는 곳이라면 어디든지 사용되고 있는 것이다. 흔히 가지고 있는 Mp3플레이어나 핸드폰부터 자동차나 거대한 기계 등 필터가 이용되지 않는 것이 없으며 그들의 가장 기본적인 원리는 바로 L과 C의 조화에서 오는 것이다. 우리는 간단히 Pi type의 두 영역통과 필터를 보았다. 아래 별도로 좀더 정확하고 복잡한 필터의 예를 첨부하였다.
레포트를 마치며 아쉬운 점은 우리의 실험은 이론적 결과와 데이터가 상당히 일치하여 시뮬레이터를 쓰지 않았으나 가지고 있는 툴을 더 활용해 볼 수도 있었다는 점과 그림 11같은 경우 가정한 결과는 얻어냈지만 그래프상으로 보면 X축이 커짐에 따라 최대칭서 다시 경감함을 볼 수 있다. 어쩌면 이 이후에는 공진과 비슷한 현상이 있을 수도 있음을 예측할 수 있는데 실험과 발표 때는 이를 생각지 못함이 이 실험의 아쉬운 점이다.
참조
1)Basic Electronics 9th edition - Grob (Mcgraw hill)
2)전자회로 실험 -김재석(교보문고)
3)EDS를 이용한 재미있는 전자회로 기초 및 응용 - 남상엽 등3명(상학당)
4)http://www.rfdh.com/rfdb.php3
5)http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/index_e.htm
6)http://www.hobby-elec.org/e_menu.htm
7)http://www.analoglab.com/
8)기타 개인 블로그

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