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수동필터 능동필터 차이점? (수동소자, 능동소자)
Active Filter (능동필터) ; 구성, 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터), 능동소자 (OP amp, 트랜지스터) ; 비용, 상대적으로 저렴하다, 비싸다 ; 회로 복잡도 …
Source: eunkyovely.tistory.com
Date Published: 2/3/2022
View: 9805
수동필터와 능동필터의 차이점 – 공대생 예지’s블로그
능동 필터와 수동 필터 차이점 한눈에 보기 · 수동 필터는 신호의 에너지를 소비하지만 전력 게인은 없습니다. · 능동 필터에는 외부 전원 공급 장치가 필요 …
Source: yeji1214.tistory.com
Date Published: 4/20/2021
View: 1712
Passive Filter(수동필터) vs Active Filter(능동필터) – 정리용낙서장
Passive Filter (수동필터) … 수동소자(passive element, passive component)는 공급된 전력을 소비·축적·방출하는 소자로, 증폭 정류 등의 능동적 기능을 …
Source: jungreeyoung.tistory.com
Date Published: 11/17/2021
View: 5317
[회로 기초] 능동 저역통과 필터(Low-pass filter)에 대해 알아보자
능동 필터 회로. 앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다.
Source: circuit-designer.tistory.com
Date Published: 4/26/2022
View: 7037
필터 구분 – [정보통신기술용어해설]
필터 대역, 대역 , 능동 필터, 수동 필터. 1. 대역별 통과 특성에 따른 구분 ㅇ LPF (Low Pass Filter,저역통과필터) : 저역 만 통과 ㅇ BPF (Band …
Source: www.ktword.co.kr
Date Published: 2/1/2022
View: 3194
[논문]수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 …
수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 연구 원문보기. A Study on the Harmonic Elimination used massive filter and Active filter.
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 1/1/2022
View: 3258
수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 연구
수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 연구. A Study on the Harmonic Elimination used Passive filter and Active filter.
Source: www.dbpia.co.kr
Date Published: 12/13/2021
View: 3350
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주제에 대한 기사 평가 능동 필터 수동 필터
- Author: 모아 소방TV
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- Date Published: 2020. 9. 28.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=xMeeiwWz5w4
수동필터 능동필터 차이점? (수동소자, 능동소자)
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안녕하세요
필터는 원하는 신호 또는 전원 공급 장치에서 원하지 않는
전기 신호 또는 노이즈를 제거하도록 설계된 회로 개념입니다.
오늘은 수동필터와 능동필터에 대해서 공부해보고 정리해보겠습니다.
수동필터와 능동필터를 알아보기 전 수동소자와 능동소자란?
*수동소자
공급된 전력을 소비 또는 방출하는 소자
ex) 인덕터, 저항, 커패시터 등
*능동소자
작은 신호를 넣어 큰 출력 신호로 변화시킬 수 있는 소자
ex) 진공관, OP AMP, 다이오드, 트랜지스터 등
Passive Filter (수동필터)
수동필터는 저항 R, 인덕터 L, 커패시터 C로만 구성된 필터를 말합니다
수동소자 사용에 따라 RC필터와 LC필터로 나눌 수 있습니다.
수동필터가 얻을 수 있는 출력의 가장 큰 진폭은 보통 1이며
임피던스를 전원과 직렬로 연결하거나 부하를 병렬로 연결할 경우 그 진폭은 감소합니다.
수동필터에서 유일하게 출력을 증폭시킬 수 있는 필터는 직렬 RLC 공진회로이며
그 외에는 전부 출력의 진폭을 감소하게 됩니다.
주로 고주파용(1MHZ)이며 동작주파수 제한을 받지 않고 소비전력이 큰 반면에 가격이 저렴한 편입니다.
주파수 특성 또한 안정된 편입니다.
1. Passive LPF
Passive LPF
2. Passive HPF
Passive HPF
3. Passive BPF
Passive BPF
Active Filter (능동필터)
능동필터란 능동소자와 C,R에 의해 구성된 필터 회로를 말합니다
주로 OP amp를 사용하여 저주파(10KHz정도 이하) 영역에서 널리 사용되고
비교적 넓은 주파수 범위에서 이득 조정이 쉽습니다.
본래의 필터회로 (LC, L의 값이 큼)에서 인덕터의 크기가 크고 특성이 비이상적이어서 이를 대신하도록 한 것입니다.
장점
높은 전압이득
높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스
단점
DC전압 필요
OP amp의 주파수 응답에 따라 고주파 사용 제한
1. Active LPF
Active LPF
2. Active HPF
3. Active BPF
두 필터를 한 표로 정리해보자면,
Basic for Comparison 수동 필터 (Passive Filter) 능동필터 (Active Filter) 구성 수동소자
(저항, 인덕터, 커패시터) 능동소자
(OP amp, 트랜지스터) 비용 상대적으로 저렴하다 비싸다 회로 복잡도 비교적 덜 복잡하다 복잡하다 무게 인덕터의 크기때문에 부피가 크다 작다 Q factor 매우 작다 높다 외부 전원 공급 불필요 필요 민감도 덜 민감 더 민감
능동필터를 사용하는 가장 중요한 이유?
연산증폭기 필터 통과시 신호가 감쇄되지 않도록 높은 이득을 제공하고
높은 입력 임피던스로 신호원 과부하 막아주며
낮은 출력 임피던스를 가지고 있습니다.
응답 특성 변동 없이 넓은 주파수 범위 조정 쉽습니다.
필터에 동력을 공급하는 증폭기를 사용해 필터의 반응을 형성할 수 있습니다.
예를 들어, 필터는 Pass band에서 Stop band로 얼마나 빨리 얼마나 가파르게 이동하는지 알 수 있습니다.
(이러한 동작을 수동필터에 하기 위해서는 주변 전자기 신호를 잡을 수 있어야 하고 물리적으로 큰 인덕터가 필요)
또한 필터에 동력을 공급하는 증폭기가 필터 구동 전자부품에서 필터를 완충하는데 사용될 수 있습니다.
그리고 필터 동작에 영향을 주지 않기 위해 필요한 경우가 많습니다.
제가 공부하고 있는 공대 대학원생 브이로그도 보러오세요 🙂
youtu.be/3vdR_2S7skA
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수동필터와 능동필터의 차이점
능동 필터와 수동 필터 차이점 한눈에 보기
수동 필터는 신호의 에너지를 소비하지만 전력 게인은 없습니다. 활성 필터에는 전력 이득이 있습니다.
능동 필터에는 외부 전원 공급 장치가 필요하지만 수동 필터는 신호 입력에서만 작동합니다.
수동 필터 만 인덕터를 사용합니다.
활성 필터 만 활성 요소 인 Kike Op 앰프 및 트랜지스터 요소를 사용합니다.
이론적으로 수동 필터에는 주파수 제한이 없고 능동 필터에는 활성 요소로 인해 제한이 있습니다.
패시브 필터는 안정성이 높고 큰 전류를 견딜 수 있습니다.
Passive Filter(수동필터) vs Active Filter(능동필터)
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
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)
아주간단한 LPF 고주파를 차단시킴
Hi gh Pass Filter(HPF)
아주아주간단한 HPF 저주파 차단시킴
Band Pass Filter(BPF)
위에서본 LPF 와 HPF의 합성 특정 주파수만 가져오고싶을때
ALL Pass filter(APF)
수동소자를 이용한 All pass 필터 위상지연필터
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
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)
L(인덕터)가 사라지고 OP AMP가 추가된걸확인 할수있습니다
High Pass Filter(HPF)
간단한 능동 HPF입니다
Band Pass Filter(BPF)
위 두회로를 합친것과 같습니다
ALL Pass Filter(APF)
둘다 ALL Pass filter입니다 둘이 위상이 반대로 작동합니다 두회로의 차이점이보이시나요?
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 🙂
[회로 기초] 능동 저역통과 필터(Low-pass filter)에 대해 알아보자
능동 필터 회로
앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다. 이를 수동 필터 회로라고 하며 연산 증폭기(OP amp)를 사용하여 필터 회로들을 만들 수 있는데 이 필터 회로들은 능동 필터 회로라고 한다. 능동 필터 회로는 수동 필터 회로에 비해 가지는 장점은 인덕터의 유무이다. 인덕터는 보통 크고, 무겁고, 비싸며, 원하는 주파수 응답 특성을 상쇄시킬 수도 있는 전자장 효과를 발생시킨다. 수동 필터 회로의 경우에는 회로 구성을 위해 이런 인덕터가 필요하지만, 능동 필터 회로의 경우 회로 구성에 인덕터를 사용하지 않고 필터 회로를 구성할 수 있다. 연산 증폭기(OP amp)로 구성된 능동 필터를 살펴보자.
1차 저역통과 필터(Low-pass filter)
저역 통과 필터(Low-pass filter)의 특징에 대해서는 앞에서 살펴보았다. 간단히 얘기하면 주파수가 낮은 영역의 출력은 통과하고 주파수가 높아지면 출력을 차단하는 역할을 한다.
연산 증폭기를 사용한 1차 저역통과 필터는 아래와 같다.
1차 저역 통과 필터
위의 회로가 어떻게 저역 통과 필터로 동작하는지 살펴보자.
먼저 연산 증폭기는 Ideal OP amp로 가정하고 전달 함수를 확인해보자.
Ideal OP amp의 특징으로 V n 의 전압과 V p 의 전압이 같고 V n 의 전압은 V p 의 전압을 따라 0V가 됨을 알 수 있다.
또한 Vn을 기준으로 KCL을 적용할 수 있는데 이를 표현한 식은 다음과 같다.
위의 식에 앞에서 구한 V n 의 값을 사용해 표현하면 아래 식으로 표현할 수 있다.
커패시터에 흐르는 전류를 쉽게 구하기 위해 주파수 영역의 식을 적었다.
위의 식을 사용해 전달 함수를 표현하려면 아래와 같이 식을 풀면 된다.
전달 함수 H(s)는 다음과 같다.
전달 함수 H(s)를 이전에 본 저역 통과 필터의 일반식의 형태와 비슷한 형태로 맞춰보면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
위의 식에서 보면 알 수 있듯이 저역 통과 필터의 일반식의 형태와 비슷하다.
다른 점이 있다면 통과 대역의 이득인 K가 R 2 /R 1 의 비로 결정된다는 점이다.
이런 방식으로 고역 통과 필터도 해석할 수 있다. 능동 고역 통과 필터는 다음 장에서 해석해보자.
반응형
[논문]수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 연구
초록
최근 전력변환 응용 기기의 사용증가로 비선형 특성부하에 의한 고조파가 상당히 발생하고 있으며, 고조파에 의한 영향이 심각한 수준에 이르고 있다. 또한, 에너지 절약을 위하여 설치한 인버터에 의하여 고조파가 오히려 역률이 기대치 이하로 저하되는 현상을 초래한다 따라서 본문에서는 산업현장에서 발행하는 고조파 장해를 조사 (실측)하여 그 계통의 정확한 고조파를 분석하고 이를 바탕으로 고조파 성분에 따라 Filter를 이용한 고조파 저감 대책을 시뮬레이션을 통하여 구현하며, 저감된 개선사례를 중심으로 제시하였다.
수동필터와 능동필터를 이용한 고조파 저감 대책에 관한 연구
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