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전기전자 · 센서와 아날로그 신호

RC 필터의 주파수 응답

RC 필터는 주파수에 따라 신호의 크기와 위상을 다르게 바꿉니다. 차단 주파수는 신호가 완전히 사라지는 경계가 아닙니다.

관련 실험: RC 필터와 주파수 응답 →
RC 필터와 주파수 응답
RC 필터와 주파수 응답 실험 장면 →

개념과 작동 원리

저역 통과 필터는 낮은 주파수를, 고역 통과 필터는 높은 주파수를 상대적으로 잘 전달합니다. 출력 위치를 저항과 축전기 중 어디로 잡는지가 중요합니다.

축전기의 리액턴스가 주파수에 따라 변하면서 분압 비도 달라집니다. 진폭 변화와 시간상의 위상 변화는 같은 응답의 서로 다른 측면입니다.

관계식과 성립 조건

이상적인 무부하 RC 필터의 fc=1/(2πRC)입니다. fc에서 크기 이득은 통과 대역 기준 1/√2이고 약 −3.01 dB입니다.

차단 부근은 점진적인 변화이며 실제 부하와 다음 단의 입력 저항도 곡선에 영향을 줍니다. 증폭 소자가 없는 이 회로의 전압 응답을 에너지 생성으로 읽지 않습니다.

가상 실험에서 읽을 변화

차단 주파수에서 두 필터의 크기 이득은 1/√2이고 약 −3.01 dB예요.

이상 소자와 무부하 출력이며 잡음·기생 성분·소리 재생은 포함하지 않아요. 실제 전원·콘센트·고전압으로 따라 하지 말고 화면에서 실험해요.

핵심 관계와 기호

fc = 1/(2πRC) · Hlp = 1/(1+jωRC) · Hhp = jωRC/(1+jωRC)

공식에 쓰인 기호와 단위
기호뜻단위
fc차단 주파수Hz
H출력/입력의 복소 응답단위 없음
dB20log₁₀ 전압 크기 비의 표현dB

예시로 확인하기

차단 진동수에서 저역·고역 통과 필터의 크기 이득은?

약 −3.01 dB

자주 헷갈리는 점

  • 차단 주파수보다 높은 모든 성분이 저역 통과 필터에서 즉시 0이 되는 것은 아닙니다.

이 개념을 실험으로 확인하기

참고 자료

OpenStax · University Physics Volume 2 (영어)