회로의 주파수 응답과 필터 결과 보고서

소개글

회로의 주파수 응답과 필터 결과 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실 험/실험결과
(1),(2),(3),(4)

설계 및 고찰

본문내용

고역통과 필터의 주파수 특성을 확인할 수 있다.
실험 (2) 피스파이스 회로와 결과 그래프
실험(2) =5.04[], =3.52[], =39[]
파형의 주기=26.4
파형 시작부터 파형의 시작=22.4
이론값
실험값
진폭
: 5 [V] , : 3. 53 [V]
: 5. 04[V] , : 3.52 [V]
위상
주기=26.4
시작부터 시작=22.4
위상이 54. 55 앞서있다: 54.55°
이번 결과에서는 육안으로 봤을 때 피스파이스와 실험 결과 그래프가 거의 동일하다. 즉 위상의 앞섬과 뒤쳐짐이 일치함을 확인할 수 있다. 결과 값을 비교하자면, 위상차이가 약간의 오차범위가 생긴것인데, 이는 이 첨가된 그래프를 실험한 이가 저항의 값을 제대로 구하지 못해 생긴 오차라고 생각된다. 본인이 저항값을 구했을 때 그 값은 398Ω이 나왔다. 실험을 잘 수행했다면 좋은 결과 그래프가 나왔을텐데
그것을 구하지 못해 직접 비교해 볼 수 없는게 정말 안타깝다.
(3) <그림 20.4(a)> RLC 직렬 회로 (R=680[], L=5[], C=0.01[])를 구성하고 함수발생기로부터 발생된
정현파 신호 의 진폭을 5[V]로 고정하고, 주파수를 DC부터 증가시키면서 저항 양단에 걸리는 전압 의 크기 및 위상을 측정하라. 회로를 구성하여 3dB 주파수를 측정하고 이른 이론치와 비교 분석하라. 3dB 주파수에서 입력과
출력신호와의 크기비 및 위상차를 측정하여 이론치와 비교 분석하라.
실험(3)은 RLC 직렬회로에 의 전압을 인가하고 통과한 의 전압과 위상차를 측정해보는 실험이다.
이번에도 마찬가지로 본인이 만든 피스파이스 회로, 결과 그래프와 이전 누군가의 동일 실험 데이터를
가지고 분석해보겠다. 예비보고서와 이론을 통해 우리는 이미 대역통과필터가 이와 같은 RLC직렬회로를 통해 구성할 수 있음을 알고 있다. 대역통과필터는 << 영역의 주파수 성분만을 통과시키는 필터로 우리는 필터를 통과한 의 크기 및 위상을 측정함으로써 대역통과필터의 주파수 특성을 확인할 수 있다.
실험 (3) <그림 20. 4 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
=5.12[], =3.60[], =15[]
=5.12[], =3.60[], =34[]
파형의 주기=67.0
파형의 주기=29.6
파형 시작부터 파형의 시작=59.0
파형 시작부터 파형의 시작=3.2
이론값
실험값
진폭
: 5 [V] , : 3. 53 [V]
: 5. 12[V] , : 3.60 [V]
위상
파형의 주기=67.0
시작부터 시작=59.0
의 위상이 앞섬: 42.99°
파형의 주기=29.6
시작부터 시작=3.2
의 위상이 뒤처짐: -38.92°
결과 값의 오차가 있긴 하지만, 위상의 앞섬 뒤쳐짐의 모양도 일치하고 다른 이상이 없는 것으로 보아
실험은 잘 이루어 진 것이고 그래프도 잘 나온 것을 확인할 수 있다 오차의 원인은 이론값과의 신호 값
만큼의 차이가 만들어낸 오차라고 생각한다.
실험 (3) <그림 20. 4 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
위에 피스파이스 자료는 실험(3)의 주파수를 각각 2배 시켜준 결과이다. 아래 실험(3)의 피스파이스 결과를 다시 옮겨보면 직렬 RLC 회로에서 주파수를 증가시켰을 때 어떤 결과를 갖는지 관찰할 수 있다.
실험 (3) <그림 20. 4 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
(4)<그림 20(a)> RLC 병렬 회로 (C = 0.01[])를 구성하고 중심 주파수가 20.55 [kHz]인 대역 저지필터를
설계하라. (저항과 인덕터 값을 정하라.) 가변저항, 커패시터 및 제공된 인덕터를 사용하여 회로를 구성한 후 3dB 주파수를 측정하고 이를 이론치와 비교하라. 두 3dB 주파수에서 입력과 출력 신호와의 크기비 및 위상차를
측정하여 이론치와 비교 분석하라.
실험(4)는 오실로스코프를 이용해 측정한 실험결과 그래프를 찾지 못하여 그냥 피스파이스를 통해 얻은 결과만을
가지고 풀어보자. 우선 주어진 값만을 가지고 인덕터와 저항 그리고 3dB 주파수를 구하여 피스파이스를 구현하자.
실험 (4) <그림 20. 5 (a)>
Vg: 붉은색 VR: 초록색
위에 그래프를 가지고 진폭을 측정하기도 위상의 실제 값을 비례식을 이용해 구하기는 어려우니, 이론값만을
제시하자.
이론값
진폭
: 5 [V] , : 3. 53 [V]
위상
위상은 주파수각 각각 3dB주파수일 때 위에 그래프를 통해 확인 가능하다.
설계 및 고찰
우리가 주로 사용하는 AC전원은 220[]에 60[]의 주파수를 가진다. 이 전원을 정류하는 DC 전원으로
만든다고 할 때 60[]의 주파수를 가진 성분을 제거하는 것을 정밀한 시스템에서 중요한 문제이다. 아래의
<그림 20.6>은 60[]의 주파수 성분을 가진 부분만 효과적으로 제거하기 위한 대역 저지 필터를 설계한 것이다. 여기서 부하 저항이 100[]으로 주어졌을 때 대역폭 BW을 37.7[rad/s]로 하기 위한 L과 C의 값을 구하라.
고 찰
이번 실험은 저역, 고역, 대역, 대역저지필터의 구성회로로써 이용된 RL, RC, RLC 직렬, RLC 병렬회로들을
직접구현해보며 저항에 걸리는 전압값의 주파수와 진폭, 위상을 측정해보는 실험이었다. 실험을 구성하는 회로가
어렵지 않음에도 불구하고, 회로구성에 실패하여 원하는 결과 그래프를 얻지 못해 매우 안타깝다. 실험내용은 예비보고서를 작성하면서 파악하였고, 진폭과 위상을 구하는 일도 실험 18번을 수행할 때 해보았기에 어렵지 않은
것이었다. 하지만 결과적으로 구하지 못하여 다른이의 결과 그래프를 활용하여 이론값과의 비교를 할 수 있었다.
각각의 필터는 정해진 구역의 부분을 뺀 나머지만을 통과하게 함으로써 필터의 역할을 수행한다. 이는 라디오를
생각하면 쉽게 이해가 간다. 우리나라에도 여러개의 라디오 전파신호가 있다. 하지만, 원하는 신호만을 잡으려면
나머지 주파수는 라디오 수신기의 필터를 통과하면 안된다. 이러한 필터의 역할이 잘 수행됨에 따라 잡힌 신호가
깨끗하게 들리는지 그렇지 않은지 판단가능하다.
이외에도 주파수를 이용하여 신호를 잡는 모든 체계에 이러한 필터가 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

키워드

주파수,   회로실험,   결과,   주파수 응답과 필터