RC 저역통과 및 고역통과 필터

RC 저역통과 및 고역통과 필터

1. 목 적

RC 저역통과 및 고역통과 필터의 주파수 특성을 이해시킨다.

2. 관련이론

어느 주파수 범위에서 어?게 회로가 동작 특성을 나타내는가를 결정하기 위해서는 희망하는 주파수 대역에 대한 dB 또는 전압 레벨의 그래프를 작성하는 것이 좋다. 그림 11-1(a)는 일반적인 저역통과 필터의 특성을 나타내었으며 그림 11-1(b)는 고역통과 필터의 특성이다.
이와 같은 주파수 특성 곡선을 얻기 위해서 그림 11-2와 같은 측정 구성이 사용되어진다. 만일 차단 주파수 가 1kHz인 저역통과 필터가 측정에 사용되어졌다고 하고, 이 필터의 입력과 출력은 50으로 종단하여 놓는 것이 좋다. 만일 필터가 부적절하게 종단되어진다면 원래 설계되어진 주파수 특성을 나타내지 못하게 하는 원인이 된다.
입력 신호원의 주파수를 변화시켜가면서 오실로스코프로 필터의 입력 및 출력 전압을 측정하여 이를 반대수(semi-log) 그래프 용지에 작성하면 그림 11-3과 같은 특성을 얻을 수 있다.
오실로스코프를 사용하여 측정하는 경우, 가능하면 스코프를 조정하여 그림 1104와 같이 수직축 진폭만이 스코프 화면에 나타나도록 하여 데이터를 얻는 방법을 사용하면 편리하다.
필터의 주파수 특성에서 3dB점(차단점)은 전압비로서는 초기의 진폭에 비하면 1/(〓0.707)되는 점이며 이를 전력비로 환산하면 1/2되는 점이다. 이러한 3dB 주파수를 필터의 차단 주파수라고 한다.

3. 시료 및 사용기기

① 오실로스코프

② 저주파 신호발생기

③ 디지털 회로시험기

④ 커패시터 : (0.005, 0.05)

⑤ 저항 (1/2W) : (4.7, 470, 1500, 15000, 10000)

⑥ 브레드보드

4. 실험순서

1) 저역통과 필터

① 이론적인 주파수 특성 곡선을 얻기 위하여 다음과 같은 순서를 적용한다.

…

b) 3dB 주파수(차단주파수)를 결정하여라.

c) 그림 11-6과 같은 반대수 그래프에 다음과 같은 점을 표시하고 곡선을 완성하여라.

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 조정하여라. 신 호발생기의 주파수를 증가시키어 오실로스코프 상의 진폭이 원래 진폭의 70.7%되는 주파수를 찾아 내어라, 이 주파수가 차단 주파수이다. 이 주파수를 기록하여 놓아라.

④ 그림 11-5 회로의 주파수 특성을 100Hz부터 20kHz까지 측정하여 그림 11-6에 그리시오.

⑤차단 주파수의 계산값과 측정값을 비교하여 %오차를 계산하여라.

① 그림 11-7(a)의 회로를 결선하여라. 신호발생기로 25kHz의 신호를 가하고 신호발생기 출력을 2V로 항상 유지하여라.

② 위 실험 1의 순서 ③과 같은 방법을 사용하여 신호발생기의 주파수를 감소시켜가면서 차단주파수를 측정하여라.

③ 100Hz부터 25kHz의 주파수 범위에 대하여 주파수 특성 곡선을 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. 신호발생기의 출력 단 자에 디지틀 회로 시험기를 접속하여 신호발생기 출력 전압이 2V가 되도록 조정하고 항상 이 전압 레벨을 유지