저번 포스트에서는 Filter란 무엇인가에 대해 포스팅했습니다 이번 포스팅을 쓰기 전에 많은 고민을 했지만 일단 기본적으로 Passive Filter (이하 수동 필터)와 Active filter (이하 능동 필터) 대해 설명할까 합니다 이 둘의 차이점은 각각 수동소자와 능동소자를 통해 구성한 필터회로 라는것입니다 지금 포스팅에서는 1차 필터에 대해 설명합니다
Passive Filter (수동필터)
수동 필터를 알기 위해선 수동소자를 알아야 합니다 여기서 수동소자란
수동소자(passive element, passive component)는 공급된 전력을 소비·축적·방출하는 소자로, 증폭 정류 등의 능동적 기능을 하지 못하는 소자를 말한다.
증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적 기능을 가지지 않는 전자 소자. 저항기, 콘덴서, 인덕터, 트랜스, 릴레이 등이 있다. 능동소자와는 반대로 에너지를 단지 소비, 축적, 혹은 그대로 통과시키는 작용을 하고, 수동적으로 작용할 뿐, 먼저 나서서 어떠한 일을 하지는 않는다. 수동소자는 외부 전원이 필요 없이 단독으로 동작이 가능하다. 만들어진 후에는 입력 조건에 의한 소자의 특성 변화가 불가능하고, 소자의 특성이 수동적으로 상황에 알맞게 전류나 전압이 인가되지 않은 상태에서 결정되어 있는 소자이다. 기본적으로 선형 동작을 하기 때문에 수동소자는 선형 해석만으로도 충분한 해석이 가능하다
출처:수동소자 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
라합니다 결국 수동 필터란 저항 인덕터 커패시턴스 소위 RLC의 조합으로 로 이루어진 필터를 말하게 됩니다
저번 포스팅에서 말한 각각의 필터를 RLC로 표현해보겠습니다 이번 포스팅에서는 그냥 이런 모양의 회로구나라고 보시면 됩니다
Low Pass Filter(LPF)
Hi gh Pass Filter(HPF)
Band Pass Filter(BPF)
ALL Pass filter(APF)
위 4개의 패턴의 필터를 보면 모두 R L C 소자로 만 구성된 회로라는 것을 알 수 있습니다.
수동 필터의 특징으로는
-수동소자로 이루어져 있다(위 사진을 보듯 전부다 R L C)
-Cost가 저렴하다 (능동소자가 안 들어가기에)
-회로가 상대적으로 덜 복잡하다(능동소자가 안 들어가기에)
-외부 전원이 필요 없다(능동소자가 없기에 DC 외부 전원이 필요 없음)
-부피가 큼(인덕터가 부피가 큰 편)
-주파수 특성이 안정된 편
-동작 주파수 제한이 없다
-주로 고주파용( 1 Mhz 이상)
Active Filter(능동 필터)
이번엔 능동 필터입니다 능동 필터를 알려면 수동 필터와 같이 능동소자에 대해서도 알아야 합니다
여기서 능동소자란
능동소자(active element, active component) 작은 신호(전력, 전압, 전류 중 하나)를 넣어 큰 출력 신호로 변화시킬 수 있는 전자 부품 소자이다. 입력과 출력의 비율로 이득을 얻는다.
입력과 출력을 갖추고 있으며，전기를 가한 것만으로 입력과 출력에 일정한 관계를 갖는 소자이다. 에너지의 발생이 있는 것을 능동 소자라고 하지만, 에너지 보존 법칙이 성립하여 정상상태에서는 에너지 지수가 0으로 되기 때문에 실제로 에너지가 발생하는 것은 아니며 전원으로부터의 에너지를 써서 신호의 에너지를 발생시키는 등, 에너지 변환을 하는 것이 능동소자이다. 그렇기 때문에 능동소자는 신호 단자 외 전력의 공급이 필요하다. 대표적인 부품으로는 연산 증폭기, 다이오드(모든 다이오드가 아니라, 터널 다이오드나 발광 다이오드 같이 부성 저항 특성을 띄는 다이오드만), 트랜지스터, 진공관 등이 있다
출처 : 능동소자 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
능동소자는 쉽게 증폭기입니다 저는 능동 필터를 설명할 때는 주로 OP AMP를 사용할 예정입니다 능동소자는 L(인덕터)를 대신합니다 그래서 능동 필터를 무 인덕터 필터 혹은 Inductorless Filter라고도 합니다
능동 필터는 주로 OP AMP 등의 연산 증폭기와 R C로 이루어진 회로이며 스위치 등도 쓰입니다 이번에도 전 포스팅에서 보여드린 4가지 패턴의 필터를 능동소자를 통해 보여드리겠습니다 지금은 이런 형태구나 하시면 됩니다
Low Pass Filter(LPF)
High Pass Filter(HPF)
Band Pass Filter(BPF)
ALL Pass Filter(APF)
위 회로를 보면 연산 증폭기(OP AMP) R C로 이루어진 회로란 걸 알 수 있습니다
능동 필터는 대부분 OPAMP특징을 많이 이어받습니다
능동 필터의 특징으로는
-연산 증폭기에 DC 전력을 공급해야 합니다
-임피던스 성능 향상(OPAMP 입력 임피던스가 높고 출력 임피던스가 낮기 때문에)
-소스 로딩 문제가 없음
-주로 저주파에 사용
-차단 주파수 조정 가능
-평평한 통과대역
-매우 가파른 롤오프 가능
-높은 전압 이득
-OPAMP의 주파수 응답에 따라 고주파 사용이 제한됩니다
-응답특성 변동이 없음
이번 포스트에서는 능동 필터와 수동 필터를 알아봤습니다 다음 포스팅은 아마 수동 필터 중 LPF에 대해 포스팅하지 않을까 합니다
※틀린점 지적과 반론을 매우환영합니다 부족한부분이있으면 거리낌없이 말해주세요 :)
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