1차 능동 필터 결과 보고서

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1차 능동 필터 결과 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

하지 말고, 이론상 -90° 의 위상차가 발생하는 주파수에서 실제의 위상차를 측정하라.
-90°위상차가 발생하는 주파수에서의 실제의 위상차: 666.217kHz
⇒위 회로는 Phase Shifter 회로이다. 전압이득은 1로 변화가 없으므로 전압폴로워회로의 특성과 비슷하지만 위상을 shift시키므로 차이점을 가진다. -90° 위상차가 발생하는 지점의 주파수는 곧 차단주파수를 의미한다. 실험 결과 260kHz 가 나왔으며, 시뮬레이션 결과인 662kHz 에 비해 오차가 매우 크게 발생하였다. 원인들 중의 하나는 실험하는 과정에서 파형발생기의 크기를 잘못 설정해 주었기 때문에 오차가 크게 발생했다고 할 수 있다.
3. 문제
(1) 실험절차 (1)의 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하라.
이미 절차1에서 시뮬레이션결과와 비슷하다는 것을 언급하였다. 시뮬레이션의 그래프에서 출력전압 그래프와 실험결과의 전압이득 그래프가 비슷하다는 것을 알 수 있다. 이 두 그래프를 비교하는 이유는, 전압이득이 결국 출력전압의 그래프 성질과 비슷하기 때문이다. (전압이득은 출력전압/입력전압 이므로)
(2) 실험절차 (2)의 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하라.
실험에서 전압이득을 20Hz부터 측정했기 때문에 그래프가 그려지는 범위가 달라 약간 다르게 보이기는 하지만 시뮬레이션의 출력전압 그래프와 실험결과의 전압이득 그래프가 비슷한 형태를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 위상차는 리사주로 측정하고 시간차로 측정하여 그래프 모양을 맞추고 싶었지만 계산기로 하기엔 한계가 있어 그래프가 약간 왜곡되어 나타났다고 생각한다.
(3) 실험절차 (3)의 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하라.
전압이득은 본래 앞에서의 차단주파수 좌우의 값도 측정했어야 하지만 차단주파수를 찾은후 바로 주파수를 차단주파수에 비해 큰 값으로 측정하여 왼쪽부분의 High-pass 차단주파수 특성을 제대로 출력하지 못했다. 하지만 Low-Pass 차단주파수 특성부분이 제대로 출력되었기 때문에 아마도 High-pass차단주파수도 실험 주파수 범위를 줄여 측정했다면 만족할만한 결과를 얻었을 거라 생각한다.
(4) 실험절차 (4)의 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하라.
전압이득은 1로 일정하고 시뮬레이션이서도 출력전압은 입력전압과 같다. 하지만 너무 높은 주파수에서는 앞서 했던 실험들과 같이 그래프가 왜곡되어 출력되는 것을 알 수 있다. 위상차도 그 극성은 보이기 쉽게 하기 위해 바꾸어 준 것이기 때문에 만족스러운 실험결과를 얻었다고 할 수 있다.
4. 분석 및 토의
가장 인상적인 부분은 OpAmp를 이용하여 필터를 만들 수 있다는 사실이었다. 의용전자1에서도 필터에 대한 내용은 배웠지만 지금 실험에서처럼 OpAmp를 사용하여 필터링 한 것이 아니기 때문이다. 능동 필터는 수동필터와 다르게 이득을 조절 하면서 수동필터가 해왔던 high pass filter, low pass filter, band pass filter, band reject filter의 기능을 수행 할 수 있다. 뿐만 아니라 Phase shifter기능 까지 할 수 있어 한 단계 진보된 필터의 기능을 수행 할 수도 있었다. 이번 실험에서 다룬 1차 능동필터에서 이득이나 phase가 변화하는 정도를 살펴보면 슬로프가 완만한 것을 확인 할 수 있었다. 이상적인 filter 라면 원하는 주파수까지만 정확하게 차단되어야 되는데 1차 filter는 이러한 점을 100% 만족 시켜 주지 않고 있음을 확인 할 수 있었다. 이번 실험은 의용전자2보다 약간 빨리 진행되었기 때문에 예습을 해볼 수 있는 실험으로, 1차 능동 필터의 특성을 실제로 확인해 볼 수 있었던 실험이었다고 생각된다.

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