RLC의 개요와 리액턴스, 필터의 종류와 공진회로

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RLC의 개요와 리액턴스, 필터의 종류와 공진회로

E-KoreaTech/전기전자부품 및 소자활용 2019. 11. 28. 22:32

## RLC 회로의 개요

 전압-전류와의 관계 
• 콘덴서 양단에 걸린 전압 - V 
• 축전기(콘덴서)의 전기용량 - C 
• 축전기에 저장되는 전하량 Q=CV2

 

#RLC 회로

RLC 회로

• RLC 회로 : 전기, 전자 회로에서 저항기, 코일, 콘덴서로 이루어진 회로

 

 

## 유도성 리액턴스

유도성 리액턴스

• 저항 : 직류 또는 교류에서 동일한 저항 값을 가짐

• 코일과 콘덴서 : 교류에서 전류의 흐름을 방해하는 성질을 가짐

 

## 용량성 리액턴스 

 

용량성 리액턴스
• 리액턴스(Reactance) : 교류에서 전류의 흐름을 방해하는 성질을 가짐
• 콘덴서: 용량성 리액턴스(Xc)라 하며 각각 Xc로 표기
• 사용 단위: R과 X가 합성되어 있을 때 임피던스라고 하며 “Z”로 표기

 

 

#리엑턴스 구하는 방식

 

 

 

 

 

## 리액턴스 

리액턴스 
• 주파수에 비례 또는 반비례 
• R, L, C 복합 회로에서 위상차 발생 
• 위상차로 인해 특정 주파수가 인가될 때는 공진(Resonance) 현상 발생

 

 

##  공진주파수 회로

 공진주파수 회로

• LC 직렬회로
• 병렬 공진 회로
• 발진 회로와 주파수 또는 임피던스 측정 회로로 널리 사용
• 유도 리액턴스 성분 : 주파수가 증가할수록 커짐
• 용량 리액턴스 성분 : 주파수가 증가할수록 작아짐
• 유도 리액턴스와 용량 리액턴스 값이 같아지는 주파수는 공진주파수
• 공진주파수 공식

 

저역통과 필터(LPF)
• 코일과 콘덴서 소자로 구성하며 필터 회로에 활용
• 필터는 특정한 주파수 대역의 신호를 통과 또는 차단하는 기능을 가짐
• 주파수가 낮은 영역의 신호 성분 : L에 의해서 통과
• 주파수가 높은 영역의 신호 성분 : 코일의 임피던스가 높아짐과 동시에 콘덴서의 임피던스는 낮아져 고주파 신호 성분은 통과하지 못하고 콘덴서를 통해서 접지로 흐름

 

## 고역통과 필터(HPF) 

고역통과 필터(HPF)
• 주파수가 낮은 영역의 신호 성분 : 콘덴서에 의해서 통과 불가
• 주파수가 높은 영역의 신호 성분 : 코일의 임피던스가 높아짐과 동시에 콘덴서의 임피던스는 낮아져 고주파 신호 성분은 콘덴서를 통해서 출력 단자로 통과

 

## 대역통과 필터(BPF) 

대역통과 필터(BPF)
• 직렬로 접속한 코일과 콘덴서 회로는 공진 주파수 부근의 신호 성분만 통과
• 병렬로 접속한 LC 회로는 공진 주파수 부근이 되면 접지에 대한 신호 성분을 바이패스(By pass)시키는 기능 상실
• 공진 주파수 부근에 있는 대역의 신호 성분만 통과시킴

 

##  필터의 특성 곡선

필터의 특성 곡선

• x 축-주파수에 따른 라디안 값

• y 축-입력 전압 대비 출력되는 전압 표기

• LPF 저역통과 필터 : 점점 하양함

• HPF 고역통과 필터 : 점점 상양함

• BPF  대역통과 필터 : 상하향 곡선을 그림

 

## 평활 회로

코일 입력형과 콘덴서 입력형
• 코일 입력형
– 코일을 입력형으로 설계한 코일
• 콘덴서 입력형
– 콘덴서를 회로와 같이 구성
– 입력을 통해 주파수를 통과 시킴
– 출력 단자 맥류에 남아있는 교류 성분 제거
– 직류 성분만을 OUT(출력)시킴
– 저주파 필터 회로

 

• 인덕터(L)를 이용한 평활 회로
– 고주파 성주 : 통과 불가
– 저주파 성분 : 통과
• 커패시터(C)를 이용한 평활 회로
– 고주파 성주 : 통과
– 저주파 성분 : 통과 불가

• 입력의 고주파는 커패시터와 인덕터에 의해 제한되고, 낮은 주파수를 포함한 직류 성분만 출력

 

## 파이(Π) 형 필터
• 평활 회로 중 가장 성능이 우수한 파이형 필터
• 인덕터 입력형 LC회로 + 커패시턴스 입력형 CL회로
• 회로의 전원 입력단에 전원 잡음 제거용으로 가장 많이 사용
• CLC필터는 효율이 좋지만, 가격 면에서 CRC필터보다 비쌈

 

## 미분 회로(Differentiator, Differential Circuit)
• 신호에 대한 미분 연산을 전기 회로적으로 수행
• 입력 신호 파형의 시간 미분(시간 변화율)에 비례하여 출력을 발생 시킴
• 미분기 해석은 펄스(Pulse) 응답의 관점에서 저항 양단의 출력 전압을 얻는 직렬 RC 회로로 구성
• 미분기의 활용분야
  – 구형파 앞과 끝의 순간(Leading Edge, Trailing Edge)을 검출시키는 회로로 사용
  – 램프 신호 입력으로부터 미분파 출력 회로에 활용

## 적분 회로(Integrator, Integration Circuit)
• 신호에 대한 적분 연산을 전기 회로적으로 수행
• 입력 신호 파형의 시간 적분에 비례하여 출력을 발생시킴
• 적분기 해석은 펄스 응답의 관점에서 커패시터 양단에서 출력 전압을 얻는 직렬 RC 회로
• 커패시터 충전과 방전의 속도는 RC 시정수에 의해 결정
• 커패시터 양단의 전압은 순간적으로 변화될 수 없고, 지수함수적으로 서서히 변화

## RC 회로

## RC 회로

 

## RL 회로

## RL 회로