Active 능동고역 필터설계

소개글

Active 능동고역 필터설계

목차

1. 개 요 1
2. 관련 이론 1
2.1 고역통과필터(Low Pass Filter) 1
2.2 Butterworth 1

3. 응용 분야 2
4. 설계 스펙 3
5. 소자값 계산 3
6. 시뮬레이션 5
7. 회로 구성 6
8. 결 론 10
9. 참고 문헌 10

본문내용

1. 개요
고역통과필터(High Pass Filter)란 고역대 주파수만을 통과시키는 필터이며, 이를 토대로 15.915khz의 cut off 주파수를 가지는 필터를 Butterworth필터설계 방법을 이용하여 설계해 보고자 한다. 설계는 먼저 스펙을 설정하고 스펙에 따른 계산식으로 소자 값을 도출한 뒤 orcad를 통하여 파형을 확인한 뒤 최종적으로 실제구현을 하여 오실로스코프를 통해 동작을 확인한다.

2. 관련이론
2.1 고역통과필터 (High Pass Filter)

그림 1. 고역통과필터

차단 각주파수 ω1보다 높은 주파수의 전류는 감쇠됨이 없이 자유로이 통하지만 낮은 주파수에 대해서는 큰 감쇠를 주는 필터. 그림의 (a)회로는 그 대표적인 T형 및 π형이고, 그림 (b)는 그 감쇠특성과 위상특성을 보인 것이다. 또 회로상수를 그림과 같이 택하면 공칭 임피던스 Z0및 차단 각주파수 ω1은 이 된다.

<중 략>

6. 시뮬레이션

orcad를 이용한 시뮬레이션을 토대로 다음과 같은 결과를 얻었다. 주파수가 15.915kHz에서 컷오프가 발생하며 그 이후에 주파수에 대해서는 전압이 일정한 값을 유지함을 알 수 있다. 또한 위상에 있어서는 0°에서 ?360°가까이 지속적으로 그래프가 하향곡선을 나타냄을 확인하였다. 따라서 계산한 결과값을 바탕으로 Butterworth를 이용한 고역통과필터(High Pass Filter)가 정상적으로 동작함을 확인하였으며 마지막으로 실제 회로구현을 통하여 필터가 정상동작하는지를 확인해 보고자 한다.
7. 회로구성

그림 2. 고역통과필터회로

OPAMP의 전원공급을 해주기위한 DC전압인가로 인하여 주파수 스팩트럼을 통한 파형변화를 측정하기가 어려웠다. 따라서 앞서 설계한 방법과 근사하게 오실로스코프와 함수발생기를 토대로 함수발생기의 주파수를 변화시키면서 입력전압의 변화를 확인하였다.

참고 자료

1. Electric Circuits - Nilsson, Pearson, 2011
2. Essentials of Circuit Analysis - Robert L. Boylesad, Pearson, 2006
3. 회로망 합성 이론과 필터 설계 - 김동룡, 홍룡과학 출판사, 1998