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LPF와 HPF설계
1. 실험요약
RC 및 RL 회로에서 입력되는 교류전압의 주파수응답을 이해하고 이를 응용하여 LPF, HPF를 설계한다. 또한 이들의 특성을 이해한다.
LPF 회로와 HPF 회로를 설계하여 주파수에 따른 출력전압에 대한 입력전압을 관찰한 결과 LPF의 경우 주파수가 높을수록 전압이 낮아졌고 HPF의 경우 주파수가 낮을수록 전압이 낮아졌다 .LPF 회로와 HPF 회로는 같은 입력이라도 주파수에 따라 다른 출력을 얻을 수 있으므로 여러 방면에서 유용하게 쓰일 수 있다.
2. 설계실습내용 및 분석
2.1 실험계획서에서 설계한 LPF, HPF를 조교에게 확인받을 것.
2.2 설계한 대로 RC직렬 LPF를 구성하고 주파수가 10㎑이고 크기가 1V인 정현파를 인가하라. 출력전압, R의 전압의 파형을 측정하여 그려라. 가능한 한 정확하게 크기와 위상을 표시하라. 입력과 출력전압을 XY mode로 관찰하여 파형을 그려라. 이론치와 계산치의 오차(%)는 얼마인가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가? XY mode로 관찰한 파형을 그리고 이론적 근거를 제시하라.
입력전압(CH1)의 Vmax〓1.041V 이고 커패시터전압(CH2)의 Vmax〓0.84V 이었으며 커패시터 전압이 입력전압보다 9μs만큼 느린 위상차를 보였다.
이론값은 각각 0.847V, 8.889μs로 오차를 구하면
크기의 오차〓, 위상의 오차〓 이다. 오차가 발생하게 된 것은 실험에 사용된 커패시터와 저항의 실제측정값이 각각 C〓10.99nF, R〓0.983kΩ으로 이론상의 커패시터(C〓10nF), 저항(R〓1kΩ) 값과 차이가 있었기 때문이다. 또 이론값이 정확한 값이 아닌 근사치라는 점과 측정된 실험값 역시 고정된 값이 아닌 왔다갔다 거리는 값 중 어느 한 값이므로 정확한 값이 아닐 수도 있다는 점 등이 오차의 원인이 될 수 있다.
입력과 출력(커패시터전…(생략)
2.3 크기가 1V인 입력정현파의 주파수를 100㎑까지 변화시키면서 그래프를 그릴 수 있도록 LPF의 출력전압의 최대값을 측정하여 기록하라. LPF의 출력전압의 크기를 주파수의 함수로 하여 그래프(linear-liner 그래프와 dB(H)-log(주파수) 그래프)로 그려서 제출하라. 같은 그래프에 실험에 사용된 소자의 값으로 계산한 계산치도 같이 그려라(EXCEL 사용). 잘 맞는가? 오차가 있으면 어느 주파수에서 어느 정도인가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가?
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