A+ 2021 중앙대학교 전기회로설계실습 예비보고서 09 LPF와 HPF 설계

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본문내용

3.1
C = 10 ㎋인 커패시터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 R의 크기를 구하라.

위와 같이 전압원 – 저항 – 커패시터 순으로 연결하고 커패시터 전압을 출력으로 하면 주파수가 0 [Hz]에 가까워지거나 DC일 경우 은 입력전압과 거의 같은 값이 되고, 주파수가 높아질수록 은 점점 작아지게 된다.

특히 C = 10 [nF]이고, cutoff frequency가 15.92 [kHz] 일 때의 R의 크기를 구하면 다음과 같다.

3.2
위에서 설계한 LPF의 전달함수(H)의 크기와 위상을 0 ~100 ㎑까지 linear(H)-log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.

위에서 설계한 LPF의 전달함수를 구하면 다음과 같다.

의 크기와 위상을 계산하여 그래프를 그려보면 다음과 같다.

PSPice를 통해 계산하여 그린 그래프가 정확함을 확인할 수 있다.

3.3
위의 LPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다.

(a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고

(1)

(2)

(b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.
출력 파형 전압의 크기

출력 파형 전압의 위상

이를 통해 출력 파형은 입력 파형에 대해 만큼 위상차를 가짐을 알 수 있다.
이므로 만큼 출력 파형이 입력 파형보다 늦게 된다. 이때 출력 파형의 크기는 입력 파형의 0.847 배이다.

참고 자료

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