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2배, 4배 Down-Sampling을 LPF, Up-Sampling

■ Goldwave를 이용하여 입력 신호 "input32.raw"의 소리를 확인한다Original※ 32kHz Sampling, 16-bit mono, signed integer- 소리에 대한 신호를 Spectrogram으로 표시하였습니다. X-축은 시간을 나타내고 Y-축은 주파수의 크기 색으로 Magnitude를 나타냅니다.■ 2배 Down-Sampling을 LPF를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우에 대하여 각각 구현하여 출력 신호를 비교한다.2-Sampling2-Sampling(LPF)※ 16kHz Sampling, 16-bit mono, signed integer- 2배 Down-Sampling을 하고 나니 데이터양이 반으로 줄어들어 326KB가 되었고, 위의 그림을 보면 왼쪽의 2배 Down-Sampling만 한 경우와 Low Pass Filiter를 이용한 오른쪽의 경우를 비교해보면 원과 사각형을 비교해 보면 LPF를 안한 쪽이 고주파성분이 한 것보다 많은 것을 알 수 있다. 원음과의 차이는 났지만 LPF를 한 차이는 그다지 많이 나지 않았습니다.- 하나씩 걸려가면서 샘플을 뽑은 결과 주파수 측에서는 신호가 주기적으로 변하고 주기적으로 변하면서 Aliasing이 일어나지만 LPF를 사용하여 나중에 일어날 Aliasing을 미연에 방지를 하였다. LPF는 샘플마다 Sinc함수를 곱하여 Summation 하여 만들었습니다.■ 4배 Down-Sampling을 LPF를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우에 대하여 각각 구현하여 출력 신호를 비교한다. 또한, 이 결과를 2번 결과와 비교한다.4-Sampling4-Sampling(LPF)※ 8kHz Sampling, 16-bit mono, signed integer- 4배 Down-Sampling을 하고 나니 데이터양이 반으로 줄어들어 163KB가 되었고, 4배 Down-Sampling을 한 결과는 2배 Down-Sampling을 한 결과보다 더 많은 고주파성분이 나왔고 이것에 LPF를 사용하여 얻어진 오른쪽 그림은 왼쪽보다 덜한 결과가 나왔습니다. 소리를 통해서는 원음과 2배, 4배 Sampling 할수록 확실히 떨어지는 음질을 확인할 수 있었습니다.- 2배 Down-Sampling과 같은 과정을 취하였고 이때 사용한 Sampling_rate와 Sinc함수의 주기를 다르게 설정하여 LPF를 실행하였습니다.■ 2번 과정에서 LPF를 사용하여 얻은 출력 신호에 대하여 2배 Up-Sampling 하여 소리를 확인한다. 이 때, Interpolation을 Linear로 하는 경우와 LPF로 하는 경우를 각각 구현하여 출력 소리를 비교한다.Zero-PaddingLinerLPF※ 32kHz Sampling, 16-bit mono, signed integer- 2배 Down-Sampling 한 것을 2배 Up-Sampling 하는 과정에서 Zero-Padding과 Liner, LPF를 사용한 것을 비교 하였고 예상한 바와 같이 Spectrogram에서도 같은 결과가 나왔습니다. 처음에 Up Sampling 하는 과정에서 아무것도 안 넣은 Zero-Padding은 역시 고주파성분이 많이 나왔고, 두 번째에는 앞 sample 과 뒤 sample을 비교하여 그 사이 값을 넣었고 아무것도 안 넣은 것보다는 고주파의 부분이 줄어들었고 LPF를 통과한 마지막그림은 고주파부분이 가장 많이 없어졌다 실제로 음을 들어도 LPF를 한 것의 음질이 상대적으로 좋게 들렸다.■ C Source- Down-Sampling(2배 / 4배 / 각각의 LPF)#include #include #include float sample[41];#define sampling_rate 2 //4#define pi 3.1415float sinc(){int i;for(i=0;i

공학/기술| 2007.11.02| 8페이지| 5,000원| 조회(845)

샘플링, 오디오, 신호처리, 2배, 4배 Down-Sampling을, Up-Sam..

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고주파증폭회로 발표자료

고 주 파 증 폭 회 로Click to add subtitle1. 실험 목적결합 커패시터와 바이패스 커패시터가 고주파에서 아무런 영향도 끼치지 않고 단지 단락된 회로의 역할을 한다.본 실험에서는 이러한 특성을 고찰하고 이해하고자 한다.2. 이 론차단주파수전압이득이 최대값의 0.707배가 되는 주파수0.707A이 주파수에서 부하전력이 최대값의 반이다.→ 상한주파수→ 하한주파수2. 이 론주파수의 중간 범위(증폭기의 최대의 전압이득)10f1 ~ 0.1f2 사이의 주파수 대역중간 주파수 대역0.707A10f10.1f22. 이 론중간 주파수 대역rb: = R1 || R2 || Rb 는 베이스에 대한 테브난 교류저항이다.rc = Rc || Rl 는 콜렉터에서 본 교류저항중간주파수에서는 최대 출력 전압이 얻어지는 동작영역(일정)2. 이 론중간 주파수 이상트렌지스터의 극간 용량과 배선의 분포 용량 때문에 출력전압이 감소C'e : 이미터 다이오드의 용량 C'c : 콜렉터 다이오드의 용량rb' : 중간주파수 이상에서는 무시되지 않을 만큼 큰 값을 가짐2. 이 론Miller 효과커패시터가 입력과 출력에 영향을 미쳐서 해석이 매우 어려워진다.1개의 커패시터를 2개의 분리된 커패시터로 바꾼다. Miller 효과2. 이 론BJT의 임계주파수임계주파수를 구하기 위해 base와 collector의 바이패스회로를 고려 : Miller효과를 이용Base에서 collector 측을 본 중간 주파수 대역의 전압 이득은 collerctor 저항성분과 emitter에서 본 교류 부하 저항의 비이다.A가 크므로2. 이 론CE증폭기입력 밀러 용량은 C'e 와 병렬 출력 밀러 용량은 Cstray 와 병렬2. 이 론CE증폭기베이스 바이패스회로에서 전체 용량은2. 이 론CE증폭기베이스 바이패스 테브난 저항 콜랙터 바이패스베이스 바이패스 회로에서 위와 같은 베이스 회로를 얻기 위해서 테브난 정리를 적용2. 이 론CE증폭기증폭기에서 배선분포 커패시터(Cstray)를 가진 CE회로에서 Cc'와 Cstray가 아주 작다 하더라도 주파수가 크면 영향을 준다.지연회로의 고주파 차단주파수는그러므로 고주파에서는 도선을 가능하면 짧게 하는 것이 중요하다. 이는 Cstray 이 대역폭을 감소시키기 때문이다.2. 이 론CE증폭기컬렉터 바이패스 회로와 Miller 입력 커패시턴스 는 각각의 차단주파수를 가진다. 이들 중 하나가 지배적이다.주파수가 증가하면 전압이득은 지배적 차단주파수에서 감소하기 시작하며 감소율은 20 dB/decade이고 더욱 주파수를 증가시키면 두번째 차단주파수에서 감소율이 40 dB/decade로 감소지배적 주파수(dominant frequency)는 차단주파수를 정하는 데 다른 주파수들보다 더욱 영향을 주는 주파수3. 시뮬레이션3. 시뮬레이션-20 dB/decade4. 참고문헌- 기초전자회로 실험(이성규) - 디지털 전자회로 (한규희) - 전자회로실험(최성운 박주태 김승묵) - 전자회로(김동식)5. 질 의 응 답{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.11.02| 17페이지| 3,000원| 조회(486)

전자회로실험, 발표자료, 고주파증폭회로

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능동 필터

전 자 회 로 실 험학 과 :학 번 :이 름 :■ 제 목능동 필터■ 목 적능동필터의 응답원리를 이해하고 Op-Amp를 이용한 저역 및 고역 필터의 주파수 응답 특성을 알아본다.■ 이 론저항, 콘덴서, 인덕터로 만들어지는 수동 필터는 구성이 간단하다는 장점이 있지만 소자에서의 전압 감쇠 부하에 의한 영향 등의 단점이 있으므로 최근에는 저항과 콘덴서 회로에 Op-Amp를 결합한 능동 필터가 많이 이용된다. 능동필터는 전압 증폭이나 신호 분리 및 완충을 위해서 증폭기를 사용한다.직류로부터 차단주파수까지 일정한 출력을 제공하며 이주파수 이상의 신로를 통과시키지 않는 필터를 저역 통과 필터(low-pass filiter)라고 한다.(그림(a)) 반면 차단주파수 이상의 신호를 동과시키는 필터를 고역통과필터(high-pass filter)라고 하며 그림(b)와 같다. 특정 주파수 에서만 통과 시켜주는 필러를 대역 통과 필터(그림(c)이고 통과시키지 않는 필터를 band-stop filter (그림(d))라고 한다.● 1차 저역통과 필터아래 그림은 간단한 수동 RC회로를 표시하고 있다. 회로에서 한 개의 콘덴서가 포함되어 있기 때문에 1차 회로이다. 이런 회로는 저역 통과 필터 응답을 갖는다.실제적인 필터는 통과대역에서 완전히 평탄한 응답을 갖지 않는다는 사실을 확인할 수있다. 무엇보다 중요한 것은 통과 대역과 저지대역 사이의 변환영역이 아주 크다는 것이다. 실제 필터의 응답에서는 갑작스런 변화가 없기에 분명한 차단주파수는 없다. 그래서 -3dB 주파수로 차단주파수를 정의 한다.차단주파수를 구할 수 있고 대역폭은가 된다.저역 통과 버터워스 필터는 고 이득 회로이거나 전압 팔로워이다.이 회로는 입력에 콘던서가 부가된 비반전 증폭기이다. 주파수가 증가하면 콘덴서의 리액턴스가 감소하기 때문에 고주파응답이 제한된다. 연산증폭기에 전류가 흐르지 않기 때문에, 이회로의 RC부분은 수동 저역 통과 필터가 되고 연산증폭기는 RC필터의 출력을 증폭한다. 저주파에서 콘던서는 개방이고 회로는 기본적인 비반전 증폭동작을 한다.● 2차 저역통과 필터1차 필터 내에서 20dB/deacde의 기울기는 매우 급한 경사를 갖지 않는다. 필터의 차수가 증가하면 기울기를 증가시킬 수 있고 능동필터에서 필터의 차수는 필터를 구성하는 콘덴서의 수에 의해서 결정된다. 저역통과 능동필터의 마지막 기울기는 20dB/decade이다 따라서 모든 2차 필터는 40dB/deacde의 기울기를 갖게 된다.필터의 대역폭은 두 개의 저항과 두 개의 콘덴서에 의해서 결정된다. 따라서 회로 방정식에 완전히 포함된다. 이 필터 혹은 다른 필터 동작의 일반적 이해를 위해서 약간의 변화된 공식만을 사용하게 된다. 주파수가 낮을때에는 모든 콘덴서가 개방되면서 회로는 기본적인 비반전 증폭기가 된다. 고주파에서는 콘던서는 단락 된다 이런 필터에서 저주파일때 최대 이득을 얻고 고주파에서는 이득을 얻지 못한다. 이런 회로는 당연히 저역 통과 필터가 되어야만 한다. 이것의 대역폭과 차단 주파수는

공학/기술| 2007.11.02| 3페이지| 1,000원| 조회(418)

전자회로실험, 능동 필터, 1차 저역통과 필터, 2차 저역통과 필터

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푸시풀 증폭기 평가B괜찮아요

전 자 회 로 실 험학 과 :학 번 :이 름 :■ 제 목푸시풀 증폭기■ 목 적전력 증폭기의 A급, B급, C급 AB급 증폭기를 이론적으로 고찰하고 푸시풀(push-pull) 증폭기의 원리를 이해한다. 상보 대칭형 증폭기를 시뮬레이션과 실험을 통하여 전력 증폭기의 동작원리를 이해한다.■ 이 론전력 증폭기는 증폭회로나 전류 증폭회로로 증폭된 출력은 최종적으로 부하에 전력으로 공급되어 이용된다. 스피커나 다른 전력 장비를 구동하기 위해 출력부하에 충분한 전력을 공급한다.● 증폭기의 분류이런 전력 증폭기는 동작 상태에 대해서 분류 할 수 있다.① A급 증폭기 : 바이어스 동작특성에 직선부 중앙에 동작점 → 입력의 전주기에 나타난다.출력신호는 그 주기의 360°전체에 걸쳐 변화한다. 증폭기는 최소한 출력신호 스윙의 절반이 공급 전압레벨에 의해 제한되는 고전압레벨이나 저전압레벨, 또는 0v를 넘어서지 않도록 q-동작점이 바이어스 되어야 한다. 즉, q점이 거의 중앙값에 위치하기 때문에 360°전 위상에 대해 직선영역에서 동작한다(신호왜곡이 없다).② B급 증폭기 : 차단상태에 동작점.출력신호가 신호의 반주기, 또는 180°범위에서 변환한다. 따라서 b급 회로의 직류 바이어스점은 0v이며, 출력신호는 이 바이어스점에서부터 반주기 동안 변화한다. 이와 같이 반주기신호만이 존재한다면, 이것은 입력의 충실한 복원이 아님이 분명하다. 따라서 양의 반주기와 음의 반주기 출력을 각각 제공하는, 이런 2개 증폭기의 결합을 푸시-풀(push-pull)동작이라 한다.③ AB급 증폭기 : A급 증폭기와 B급 증폭기 사이에 동작점.A급 동작은 왜곡이 적은 이점이 있고, B급은 효율이 높은 이점이 있다. AB급 동작은 이들 양단의 절충 형이라 볼 수 있다. q점은 차단점보다 약간 위쪽에 있어서 동작영역이 선형영역의 아래쪽 경계(왜곡되지 않는 곳)까지 미친다. 그러므로 트랜지스터는 입력파형의 50%보다 약간 더 많은 시간동안 0이 아닌 컬렉터 전류를 흘린다. 이런 바이어스상태를 AB급이라 한다. 이 증폭기 역시, 전주기 출력을 얻기 위해서는 푸시-풀 동작이 필요하지만, 직류바이어스점이 더 좋은 전력효율을 갖는 영기저전류레벨에 더 가깝다. AB급 동작의 출력신호 스윙은 A급이나 B급 그 어느 쪽도 아니다.④ C급 증폭기 : 직류부하 끝점에 동작점.c급 증폭기의 출력은 180°보다 더 작은 주기에서 동작하도록 바이어스되며, 즉, vbe가 음의 값으로 맞추어져 있다. 큰 전력을 제공할 수 있다. 그러므로 이 증폭회로는 송신기의 출력단에 흔히 사용되고, 출력신호에 포함된 고조파를 제거하기 위하여 공진형 부하를 사용한다.● 푸시-풀 회로트랜지스터의 B급 동작은 컬렉터 전류가 오직 교류 사이클 중에서 180°동안만 흐른다는 것을 의미한다. 이런 형태의 동작에서 Q점은 직류 부하선과 교류 부하선의 차단점에 위치하게 된다. B급 동작의 이점은 트랜지스터의 전력소비를 낮추고 전력유출을 감소시킨다. 트랜지스터가 B급으로 동작하게 되면 반주기가 제거되므로 왜곡을 피하기 위해서 푸시-풀 배열로 2개의 트랜지스터가 사용되어진다. 이것은 하나의 트랜지스터가 반주기 동안만 동작하고 나머지 반주기에는 또 다른 트랜지스터가 동작하는 것을 의미하며, 푸시풀회로로 B급 증폭기를 구성하면 낮은 왜곡, 큰 부하전력, 높은 효율을 갖게 된다.그림과 같이 푸시-풀 B급으로 구성되어진 회로를 표시하고 있다 입력의 +반주기 동안 위쪽의 트랜지스터가 도통되고 아래쪽 트랜지스터는 차단된다. 위쪽 트랜지스터는 이미터 팔로워로 동작한다. 따라서 RL양단에 걸리는 출력 전압은 입력 전압의 반주기와 등가이다. 입력 전압의 반주기와 등가이다. 입력 전압의 나머지 - 반주기에서 아래쪽 트랜지스터가 이미터 팔로워로 동작한다. 따라서 출력 전압은 -반주기를 발생시킨다. 그림에 표시된 것처럼 위쪽의 트랜지스터는 + 반주기를 제어하고 아래쪽 트랜지스터는 - 반주기를 제어한다.

공학/기술| 2007.11.02| 5페이지| 1,000원| 조회(1,481)

증폭기, 전자회로실험, 푸시풀 증폭기

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고주파 증폭 회로

전 자 회 로 실 험학 과 :학 번 :이 름 :■ 제 목고주파 증폭 회로■ 목 적저주파 실험에서 고찰했듯이 결합 캐패시터와 바이패스 커패시터가 증폭도를 저하시키는 커다란 요인이 되었다. 그러나 고주파에서 이들은 아무런 영향도 끼치지 않고 단지 단락된 회로의 역할을 한다. 본 실험에서는 이러한 특성을 고찰하고 이해하고자 한다.■ 이 론저주파 응답이 외부소자에 의한 영향이라면 고주파 효과는 주로 트랜지스터 내부 커패시턴스의 영향으로 발생한다. 높은 주파수 대역에서 트랜지스터를 해석하기 위해서는 트랜지스터 내부의 영향을 상세히 등가적으로 표시한 그림 1의 하이브리드-π 등가 회로를 이용하는 것이 매우 편리하다.Rbb : 베이스 분포 저항Ce : 이미터 베이스간 접합 커패시턴스Cc : 컬렉터 베이스간의 커 패시턴스gm : 전달 컨덕턴스그림 1에서 Rbc 및 Rce는 매우커서 무시하면 등가회로는 간단해진다.그림 2의 에미터 접지 증폭기의 간단한 고주파등가회로는 그림 3이다.그림 3에서 콜렉터 노드에서 KCL을 적용하면이므로가 된다.두 번째 식에서 실제 ic의 크기는 출력으로부터 feedback 되는 양이며 그 크기가 매우 작다면와 같이 표시가능하다. 이 식을 첫 번째 식에 대입하면가 되고 이것은이 된다. 그러므로 저주파 대역에서의의 값은 거의 0에 가까우므로 AA쪽에서 바라본 임피던스가 무한대였으나 고주파 대역에서는 임의의 값을 갖는다. 이때 마지막 식을,이 되며 CM을 밀러 커패시턴스(Miller capacitance)라 한다. 즉 출력으로부터 CC를 통한 feedback에 의해서 결과적으로 AA에서 본 임피던스가 줄어든다는 것을 의미한다. 이 영향을 등가적으로 표시한 것이 그림 4 ,5이다.그림 5에서 볼 때 매우 높은 주파수 대역에서는 입력 임피던스의 극한치인 Rbb로 되어 Rbb의 값이 작기 때문에 전압 이득이 점점 줄어듦을 쉽게 이해 할 수 있다.라 놓으면 신호원 저항 R까지 포함한 Avs를 구하면이고,이므로 이것을 위 식에 대입하면로 표시되면 fH를 고역 3dB 차단 주파수라 하며이다. C 값이 커질수록 3dB 고역차단주파수가 낮아짐을 알 수 있다.1) 베이스 바이패스 회로에서 고역 차단주파수르 계산하기위해

공학/기술| 2007.11.02| 4페이지| 1,000원| 조회(926)

고주파, 전자회로, 고주파 증폭 회로

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