


SI, PI, EMI 90page
LPF 정리
1. 필터의 종류별 특성
첫 번째 이미지는 수동소자 L, C를 이용한 필터 구조와 차단영역의 기울기를 비교한다.
| 필터 구성 | 형태 | 차단영역 기울기 |
|---|---|---|
| 1개 소자 | L 또는 C | -20 dB/dec |
| 2개 소자 | LC 또는 CL | -40 dB/dec |
| 3개 소자 | T 또는 π | -60 dB/dec |
2. 1차 필터
원본 이미지에서는 Inductor 하나 또는 Capacitor 하나를 사용하는 필터를 1차 필터로 설명한다.
차단주파수 fc에서 Gain은 약 -3 dB로 표시되어 있다.
3. Inductor를 이용한 LPF
NeoStudio 필기에서는 Inductor를 직렬, 저항 R을 부하로 연결한 회로를 그린다.
Vin ───── L ─────┬──── Vout
│
R
│
GND
출력전압은 전압분배 관계로
로 기록되어 있다.
4. Inductor LPF의 정규형
분모를 1차 표준형으로 정리하면
따라서
로 두면
의 1차 LPF 형태가 된다.
5. 1차 LPF의 Bode 기울기
NeoStudio에서는 1차 Pole 하나가 존재할 때 Bode Plot의 차단영역 기울기가 -20 dB/dec가 되는 것을 기록한다.
주파수가 ω₁에서 10ω₁으로 증가하면 Gain 변화는
6. Capacitor를 이용한 LPF
Capacitor를 접지 방향으로 연결하면 고주파 성분이 Capacitor를 통해 접지 방향으로 빠지는 구조가 된다.
Vin ─────────────┬──── Vout
│
C
│
GND
원본은 Capacitor Impedance를
로 사용한다.
7. RC 형태의 LPF 관계
필기에는 저항과 Capacitor의 전압분배를 이용하여
형태를 기록한다.
이를 정리하면
로 표현할 수 있는 1차 저역통과 형태이다.
8. 2개 소자를 사용하는 필터
첫 번째 이미지와 NeoStudio 필기에서는 L과 C 두 소자를 조합한 필터를 다룬다.
9. LC Type Filter
LC Type은 Inductor가 먼저 직렬로 배치되고, Capacitor가 출력 측에서 접지로 연결된다.
Vin ───── L ─────┬──── Vout
│
C
│
GND
10. CL Type Filter
첫 번째 이미지에는 Capacitor가 먼저 접지로 연결되고 이후 Inductor가 직렬로 배치되는 CL Type도 함께 그려져 있다.
C
│
Vin ─────┼──── L ───── Vout
│
GND
11. LC Filter의 차단특성
두 개의 Reactive Element를 사용하면 차단영역의 기울기는
로 기록되어 있다.
12. Damping Ratio
NeoStudio의 2차 필터 전개에서는 분모를
형태로 정리하고, 이를 2차 표준형과 비교한다.
필기에는 이 과정에서 Damping Ratio를 조절해야 한다는 메모가 있다.
13. 2차 Filter의 Normalized Form
원본에서는 2차 전달함수를 다음과 같은 형태로 정규화한다.
14. 3개 소자의 필터
첫 번째 이미지에서는 3개의 Reactive Element를 이용한 필터를 T Type과 π Type으로 구분한다.
15. T Type Filter
T Type은 두 개의 직렬 Inductor 사이에 Capacitor가 접지 방향으로 연결된 형태이다.
Vin ── L ──┬── L ── Vout
│
C
│
GND
16. π Type Filter
π Type은 양쪽에 Capacitor가 접지로 연결되고, 가운데 Inductor가 직렬로 배치된 형태이다.
C C
│ │
Vin ───┼──── L ─────┼── Vout
│ │
GND GND
17. 필터 차수와 감쇠 기울기
| 차수 | Reactive Element | 차단영역 기울기 |
|---|---|---|
| 1차 | 1개 | -20 dB/dec |
| 2차 | 2개 | -40 dB/dec |
| 3차 | 3개 | -60 dB/dec |
18. 필터 배치와 Impedance
첫 번째 이미지에서는 Filter 앞단과 뒷단의 Impedance에 따라 L-C형과 C-L형을 선택한다고 기록한다.
일반적인 배치방향으로
- Inductor가 있는 쪽 : 낮은 Impedance 방향
- Capacitor가 있는 쪽 : 높은 Impedance 방향
으로 설명되어 있다.
19. LPF의 전체 관계
Low Pass Filter
│
┌─────────────┼─────────────┐
▼ ▼ ▼
1차 2차 3차
│ │ │
L 또는 C LC/CL T/π
│ │ │
▼ ▼ ▼
-20 dB/dec -40 dB/dec -60 dB/dec
│
▼
1차 Pole
│
┌──────┴──────┐
▼ ▼
RL 형태 RC 형태
│ │
▼ ▼
R/(sL+R) 1/(RCs+1)
20. 이미지 핵심 정리
| 항목 | 원본 내용 |
|---|---|
| LPF | Low Pass Filter |
| 1차 | -20 dB/dec |
| Inductor LPF | Vout/Vin = R/(sL+R) |
| Capacitor Impedance | ZC = 1/(sC) |
| RC LPF | Vout/Vin = 1/(RCs+1) |
| 2차 | LC/CL, -40 dB/dec |
| 2차 표준분모 | s² + 2ζωn s + ωn² |
| 3차 | T/π Type, -60 dB/dec |
| 차단주파수 | 그림에서 fc, 약 -3 dB 지점으로 표시 |