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PART9필터회로(Active Filter)

실험 2 :고역통과 여파기 (High-Pass Filter)

이론

그림 9-5에서 보여주듯이 VCVS 고역통과 여파기는 동치 VCVS 저역통과 여파기에서 저항과 콘덴서의 위치를 바꾸어 놓은 형태의 회로로서 통과대역의 이득이나 회로의 차단 주파수는 저역통과 여파기와 같다.

f_c=1/2πRC

통과대역의 이득은 1.586 즉 +4dB이다.

실험 과정

1. M-09의 회로-2에서 2c-2d, 2f-2g 양단을 단락시켜 그림 9-7과 같이 회로를 구성한다.

2. 2a-2b 양단에 1V(rms)의 입력을 인가한다. 그리고 주파수는 표 9-2에 주어진 것과 같이 변화시키면서 출력전압을 측정하여 해당란에 기록한다.

3. 이번에는 2c-2e, 2f-2h 단자를 단락시켜 그림 9-8과 같이 회로를 구성한다.

4. 1V(rms)의 입력에 대하여 표 9-2에 주어진 주파수를 사용하여 출력전압을 측정하여 기록한다.

5. 측정한 결과를 실험 결과 보고서 안에 있는 그래프에 나타내어라.

tab1

실험 9-2.1 고역 통과 필터 실험 (M09의 Circuit-2에서 그림 9-7와 그림 9-8과 같이 회로를 구성한다.)

1.결선방법(M09의 Circuit-2) 그림 9-7 HPF 회로(a)
1.회로 결선

저항 R1, R3 연결 ; Circuit-2의 2c 단자와 2d 단자 간, 2f 단자와 2g 단자 간을 황색선으로 연결한다.

2.전원 결선

내부적으로 연결되어 있다.

3.계측기 결선

함수 발생기 결선

Input 결선 : 전면 패널 Signal Output의 BNC단자에 BNC 케이블을 연결하고, 적색 리드선을 Circuit-2의 2a 단자에, 흑색 리드선을 2b 단자에 연결한다.

전압계 결선

Input 전압 측정 결선 : 전면패널 Signal Input의 CH A A+ 단자와 Circuit-2의 2a 단자 간을 적색선으로, A- 단자와 2b 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

Output 전압 측정 결선 : 전면패널 Signal Input의 CH B B+ 단자와 Circuit-2의 2i 단자 간을 적색선으로, B- 단자와 2j 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.결선도
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3.측정 방법
  1. 1Touch LCD패널에서 analog output 을 선택한 다음, Function Generator의 Amplitude Range를 20vpp, Amplitude의 arrow bottom 를 클릭하여 amplitude 15%로 설정한다.
    Signal을 sine 으로, Frequency를 100 을 선택하여 arrow 를 클릭하여 주파수가 frequency 200가 되도록 한다.

    on 을 클릭하여 Function Generator의 출력을 Circuit-2 입력에 가한다.

    1V(rms)를 Vpp로 고치면 다음 식에 의한다.
    VPP=Vrms×22=1V×2×1.414=2.83VPP
    위에서 설정한 20Vpp의 15%는 3.0Vpp이므로 1V(rms)의 근사치로 설정한 것임.

    FunctionGenerator

  2. 2측정

    전면 패널 analog input 을 선택한 후, Volt & Ampere Meter 탭을 선택하고 CH A, CH B에서 voltage, ac, rms 를 클릭하고, CH B에 측정된 출력전압을 표 9-2의 해당란에 기록한다.

    Touch LCD 패널 좌측 하단의 quick launch 를 선택하고 Analog Output를 클릭한 다음 Function에서 Frequency의arrow right 를 이용하여 주파수를 표 9-2와 같이 변화시키면서 측정된 출력전압을 표 9-2의 해당란에 기록한다.

    측정이 끝나면 quick launch 화면의 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다.

  3. 3그림 9-8 HPF 회로(b) 실험

    저항 R2, R4 연결하여 측정 : 저항 R1, R3 연결된 것을 Circuit-2의 2c 단자와 2e 단자 간, 2f 단자와 2h 단자 간으로 바꿔 황색선으로 연결한다.

    결선도

    flash

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    위 과정 2)와 같이 수행하여 측정 결과를 표 9-2 해당란에 기록한다.

    측정이 끝나면 quick launch 화면의 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다.

4.계산

1. 저항 R1, R3를 연결했을 때와, 저항 R2, R4를 연결했을 때 차단 주파수를 계산한다.

f_c=1/(2π√R1R2C1C2)

R1과 R2를 같게 하고, C1과 C2를 같게 하는 것으로 이때 차단 주파수는 다음과 같다.

f_c=1/2πRC

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실험 결과 보고서

result
고역통과 여파기 (High-Pass Filter)
1. 실험 결과표

표 9-2

result_table
입력
주파수
[㎐]
200400600800 1k1.2k1.4k1.6k1.8k 2k3k
출 력그림 9-7
그림 9-8
2. 검토 및 정리
1) 표 9-2의 측정한 결과를 이용하여 Graph에 특성곡선을 그린다.

section paperActive Filter(HPF) 특성

2) 다음 그림과 공식을 가지고 회로 9-7, 8의 증폭도 Av, Q, 차단주파수 및 3dB 주파수를 구하시오.
(Q=0.699, Kc =1 일 때, K3=1)

A_v=R_A/R_B +1,Q=1/(3-A_v ),f_p=1/2πRC,f_0=K_0 f_P,f_c=K_C f_P,f_3dB=K_3 f_P

fig02

result_table
  증폭도 AvQ 극주파수 fP 공진주파수
f0
차단주파수
fC
33dB주파수
f3dB
회로 9-7
회로 9-8
3. 실험 결과에 대해 토의한다.