능동 필터

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전자회로실험
REPORT
- 1 조 -
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전자회로실험 REPORT
제 목
능동 필터
1. 목적
능동필터의 응답원리를 이해하고 OP-AMP를 이용한 저역 및 고역 필터의 주파수 응답 특성을 알아본다.
2. 관련 이론
전기 공학에서, 필터는 종종 몇몇 미리 정해진 형태에 있는 신호의 확실한 특징을 구별하거나 변경하는 장치이거나 물리적 과정으로 종종 표현된다. 무엇에 대해서 필터는 구분되는가 ? 만일 잡음이라고 생각한다면 바로, 옳은 것이다. 시간영역에서 잡음 감쇠는 평활 연산자로서 평가되고, 평활 필터나 내삽 필터로서 달성된다. 종종 주파수 영역에서 응답이 스펙에 알맞게 맞는 것을 필요로 한다. 원치 않는 성분이나 “ 잡음 ” 은 예를 들면, 차단해야 할 필요가 있는 주파수 영역을 나타낸다.
이 문맥에서, 필터는 이미 정해진 방식으로 주파수 응답 (크기나 위상 또는 둘다)의 모양을 짓도록 해주는 주파수 선택 장치를 표현한다. 그러나 또다른 제한적인 관점은 필터를 동적 시스템을 표현하는 모델로 간주한다는 것이다. 그리고 그 목적은 주어진 입-출력 데이터를 가장 잘 표현하는 필터를 설계하는 것이다.
아날로그 필터와 그 설계를 다룬다. 아날로그 필터는 디지털 신호 처리를 포함한 많은 상황에서 필요불가결한 것이다. 대부분의 디지털 신호처리 장치의 목적은 antialiasing filter라고 하는 아날로그 필터이다. 그것은 샘플링 요구에 근거한 디지털 필터가 다룰 수 있는 영역으로 입력신호의 주파수를 제한한다. 디지털 필터 설계에 대한 흔한 방법은 필요한 스펙을 만나게 되는 아날로그 필터에서 시작하는 것이다. 그리고 나서 적당한 디지털로 실현하도록 변환하는 것이다.
수동소자들을 사용한 아날로그 필터들은 광범위한 주파수 영역을 처리할 수 있다. 연산 증폭기나 다른 수동 소자들을 이용하는 능동 필터들은 거의 일반적으로 극도로 고주파를 제외하고는 아날로그 신호-처리 응용에서 사용된다.
수동필터의 제약조건들:
1) 1보다 큰 이득을 얻을 수 없다.
2) 크기가 크고 값비싼 인덕터를 필요로한다.
3) 음성 주파수 대역(300Hz 능동필터의 장점:
1) 능동필터는 저항, 캐패시터, OP-AMP로 구성되어 있다.
2) 인덕터를 사용하지 않으므로 크기가 적고 경제적이다.
3) RLC 응답 특성을 갖으며 이득도 1보다 크게 만들 수 있다.
4) 전원 및 부하 임피던스 영향으로부터 필터 부분과 전원 부분을
분리하는 버퍼 증폭기를 같이 사용할 수 있다.
3. 시뮬레이션
1) 회로도 ( C와 R의 위치 변경 X )
2) 결과
3) 회로도 ( R 과 C의 위치 변경 )
4) 결과 ( logarithmic )
( Linear )
수동필터는 커패시터, 인덕터, 저항 등으로 구성되는데 반해 능동 필터는 각 소자와 연산증폭기로 구성되어 있다. 여기서 연산증폭기는 커패시터와 결합하여 큰 인덕터 하나의 역할을 하기 때문에 궁극적으로 수동필터와 같다고 할 수 있다.
실험 방법에서와 같이 저항과 커패시터의 위치만 바꿈으로 해서 저역 필터와 고역 필터를 만들 수 있었고, 각 소자의 크기를 조절하여 0점과 3dB frequency의 위치를 조절 할 수 있었다.
4. 결과 및 토의

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