A+ 받을 수 있는 중앙대학교 전기회로설계실습 설계실습 9. LPF와 HPF 설계

소개글

중앙대학교 후배들에게 큰 도움이 됬으면 하는 바램입니다. 언제나 감사합니다

목차

1. 서론

2. 설계실습 내용 및 절차
1) 4.2 (LPF) 가변저항을 설계한 저항으로 조절하라. 설계한 대로 RC직렬 LPF를 구성하고 주 파수가 10 ㎑이고 Vpp가 1 V인 사인파를 인가하라. LPF입력 전압, R의 전압(출력)의 파 형을 측정, 제출하라. 가능한 한 정확하게 크기와 위상을 표시하라. LPF입력 전압과 출 력전압을 XY mode로 관찰하여 파형을 그려라. 이론치와 계산치의 오차(%)는 얼마인가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가? XY mode로 관찰한 파형 저장, 제출하고 이론적 근거 를 제시하라.
2) 4.3 1 Vpp인 입력정현파의 주파수를 100 ㎑까지 변화시키면서 그래프를 그릴 수 있도록 LPF의 출력전압의 최대값을 측정하여 기록하라. LPF의 출력전압의 크기를 주파수의 함 수로 하여 linear(H)-log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 같은 그래프에 실험에 사용 된 소자의 값으로 계산한 계산치도 같이 그려라(EXCEL 사용). 잘 맞는가? 오차가 있으 면 어느 주파수에서 어느 정도인가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가?
3) 4.4 (HPF) 가변저항을 설계한 저항으로 조절하라. 설계한 대로 RL직렬 HPF를 구성하고 주 파수가 10 ㎑이고 Vpp가 1 V인 사인파를 인가하라. HPF입력 전압, R의 전압(출력)의 파형을 측정, 제출하라. 가능한 한 정확하게 크기와 위상을 표시하라. HPF입력 전압과 출력전압을 XY mode로 관찰하여 파형을 그려라. 이론치와 계산치의 오차(%)는 얼마인 가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가? XY mode로 관찰한 파형 저장, 제출하고 이론적 근거를 제시하라
4) 4.5 Vpp가 1 V인 입력정현파의 주파수를 100 ㎑까지 변화시키면서 그래프를 그릴 수 있 도록 HPF의 출력전압의 최대값을 측정하여 기록하라. HPF의 출력전압의 크기를 주파수 의 함수로 하여 linear(H)-log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 같은 그래프에 실험에 사용된 소자의 값으로 계산한 계산치도 같이 그려라(EXCEL 사용). 잘 맞는가? 오차가 있으면 어느 주파수에서 어느 정도인가? 그 이유는 무엇이라 생각하는가? L의 저항성분 을 무시한다면 설계와 실험사이에 어느 정도의 오차가 날 것인가?

3. 결론

본문내용

요약 : RC, RL 회로를 이용하여 LPF와 HPF를 설계하고 실험하였다. R은 약 1kΩ, C는 10.2nF, L은10mH이다. 출력전압의 크기는 이론값에서 오차율 4% 이내를 만족하였으나 위상은 HPF 에서는 9% 정도의 오차율을 가졌다. 또한 LPF와 HPF의 주파수 응답을 확인하였다. LPF에서 XY MODE로 측정한 출력전압의 위상차의 오차율은 -3.26%이었다. 저항의 전압의 경우 크기는 이론값에서 오차율 4프로 이내이었고, 저항 위상의 오차율은 10.6%이었다. 오차의 큰 원인은 큰 TIME/DIV에 대해서 실험자가 1 눈금을 크거나 작게 cursor를 위치함으로써 크게 발생하였고 작은 원인은 정확하지 않은 C의 전기용량, 전선, 브레드보드의 저항이었다. LPF의 주파수 응답 에서는 높은 주파수에서 출력 전압이 작아 큰 오차를 보였다. HPF에서는 전체적으로 4프로 이내의 오차율을 만족했으나 출력전압의 위상은 9.10%의 오차율과 전압의 위상은 -14.7%의 오차를 보였다. XY MODE에서 위상의 오차는 6.03%이었다. 오차의 큰 원인은 위에서 말한 실험자의 조정 실수, 정확하지 않은 L의 값이다. 또한 주파수 응답을 확인하였고, 낮은 주파수에서 낮은 전압으로 인하여 큰 오차가 발생하였다. 인덕터의 저항을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 오차율의 차이의 평균값은 -2.39%로 매우 큼을 확인할 수 있다.

1. 서론
RC 및 RL 필터를 설계하고 주파수응답과 전달함수의 크기를 측정한다. 전자전기공학부에서..

<중 략>

이전까지는 5프로의 오차율이 발생되었다가 저항의 파형에서의 위상이 큰 오차를 보임을 확인할 수 있다. 일단 첫 번째로 커패시터의 C가 시시각각 변하면서 제대로 측정하지 못해 큰 오차가 발생하였을 것으로 예상되고 가장 큰 오차는 조작자의 위상 측정 과정에서 눈금이 너무 작아 눈으로는 정확히 x=0을 지나는 것에 대해 큰 오차가 생기면, 1us까지의 오차도 생길 수 있기 때문이다.

참고 자료

김호성, 2022, 전기회로설계 및 실습, 중앙대학교 전자전기공학부, 설계실습 9장