중앙대 전기회로설계실습 예비09 LPF와 HPF 설계

목차

3.1 C와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 LPF의 전달함수의 크기와 위상을 0~100 ㎑까지 linear(H)~log(주파수) 그래프와 dB(H)~log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.
3.2 C = 10 ㎋인 커패시터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 R의 크기를 구하라.
3.3 위에서 설계한 LPF의 전달함수의 크기와 위상을 0~100 ㎑까지 linear(H)~log(주파수)그래프와 dB(H)~log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.
3.4 위의 LPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다. (a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고 (b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.
3.5 3.4의 결과를 실험으로 확인하려고 한다. (a) 입력전압과 출력전압을 scope에서 동시에 관찰하려면 어떻게 연결해야 하는가? 연결상태를 그리고 설명하라. (b) scope 화면에 두 파장정도가 보이게 하려면 TIME/DIV을 얼마로 하는 것이 좋은가? (수평축은 10 DIV로 나누어져 있다.) (c) Trigger mode, trigger source, Trigger coupling, input coupling(AC? or DC?)를 각각 어떻게 setting해야 하는가? (d) VOLTS/DIV는 얼마로 하는 것이 좋은가? (수직축은 8 DIV로 나누어져 있다.) (e) 입력과 출력전압을 XY mode로 보려면 scope의 setting을 어떻게 바꾸어야 하는가? (f) 입력과 출력전압을 XY mode로 보면 어떤 모양이 나오겠는가?
3.6 L = 10 mH인 인덕터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑ HPF를 설계 하려 한다. R의 크기를 구하라.
3.7 위에서 설계한 HPF의 전달함수의 크기와 위상을 0~100 ㎑까지 linear(H)~log(주파수)그래프와 dB(H)~log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.
3.8 위의 HPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다. (a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고 (b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.
3.9 위의 결과를 실험으로 확인하려고 한다. (a) 입력전압과 출력전압을 scope에서 동시에 관찰하려면 어떻게 연결해야 하는가? 연결상태를 그리고 설명하라. (b) scope 화면에 두 파장정도가 보이게 하려면 TIME/DIV을 얼마로 하는 것이 좋은가? (수평축은 10 DIV로 나누어져 있다.) (c) Trigger mode, trigger source, Trigger coupling, input coupling(AC? or DC?)를 각각 어떻게 setting해야 하는가? (d) VOLTS/DIV는 얼마로 하는 것이 좋은가? (수직축은 8 DIV로 나누어져 있다.) (e) 입력과 출력전압을 XY mode로 보려면 scope의 setting을 어떻게 바꾸어야 하는가? (f) 입력과 출력전압을 XY mode로 보면 어떤 모양이 나오겠는가?
3.10 위의 RC회로와 RL회로의 전달함수의 크기의 주파수 특성을 실험적으로 구할 때 측정 주파수를 각각에 대해 결정하라. (3.2, 3.6 참조 예, 100, 200, 400, 600 ㎐ 등, 그러나 변화가 많은 부분에서는 주파수 간격을 작게 해야 한다.)

본문내용

3.1 C와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 LPF의 전달함수의 크기와 위상을 0~100 ㎑까지 linear(H)~log(주파수) 그래프와 dB(H)~log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.

LPF는,
, 으로 설계한다. 아래와 같이 설계한다.

+

-

이 식을 매틀랩을 이용하여 그래프를 그렸다. 그래프의 x축은 각주파수이다.

첫 번째 그래프는 dB(H)~log(주파수), 두 번째 그래프는 위상~log(주파수), 세 번째 그래프는 linear(H)~log(주파수)이다.

3.2 C = 10 ㎋인 커패시터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 R의 크기를 구하라.

R, C의 값이 3.1 에서와 같으므로, 3.1 에서와 동일한 LPF를 설계하면 된다.

+

-

3.3 위에서 설계한 LPF의 전달함수의 크기와 위상을 0~100 ㎑까지 linear(H)~log(주파수)그래프와 dB(H)~log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.

3.2의 회로는 3.1의 회로와 같으므로 주파수 응답도 같게 된다. 따라서 3.1에서 그린 세 그래프와 동일한 그래프가 나오게 된다.

3.4 위의 LPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다. (a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고 (b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.

(a)

빨간 그래프는 출력파형, 파란 그래프는 입력파형이다.
(b)

출력의 크기,
위상 이다.
따라서, 출력전압이 만큼 늦게 나온다.
시간=만큼 느리다.

3.5 3.4의 결과를 실험으로 확인하려고 한다. (a) 입력전압과 출력전압을 scope에서 동시에 관찰하려면 어떻게 연결해야 하는가? 연결상태를 그리고 설명하라. (b) scope 화면에 두 파장정도가 보이게 하려면 TIME/DIV을 얼마로 하는 것이 좋은가?

참고자료

· 없음