op-amp 액티브 로우패스 필터(Active Low-pass fillter)
Low pass fillter는 낮은 주파수만 통과하는 필터이다.
R,C로 구성하면, 패시브 로우패스필터이며, 패시브 방식은 전원을 사용하지 않는 방식이다.
따라서 op-amp도 없고, 차수가 높아질 수록, 신호감쇄가 커진다.
액티브 방식은 op-amp등을 사용하여, 감쇠되는 만큼 증폭을 시켜주어, 원래 신호레벨을 유지할 수 있다.
4차 RC Low pass 필터
1차(1st)보다 4차가 더 급격한 경사를 보인다.
경사가 급할 수 록, 더 성능이 좋은것이다.
원하지 않는 고주파 노이즈를 칼로 자른듯, 잘라낼 수 있기 때문이다.
위 그림에서는 이상적인 경우와, 실제의 차이점도 표시하고 있다.
가로축은 주파수(kHz)로 생각하면 될듯 하다.
꺽이는 부분이 완만하다.
특성은 좋으나, 꺾이는 필터의 성능은 많이 떨어진다. 실제로는 비용문제로 많이 사용하지 않는다.
1kHz 2nd- Order Sallen- Key Butterworth Low- Pass Filter
1kHz 2nd- Order Butterworth Low- Pass Filter
그냥 Butterworth가 더 부드럽다.
경사도를 확인하기 위해, 40kHz를 비교해보니, 두가지 회로가 모두 동일했다.
그러나, 저항 오차에 따른 특성 민감도는 어떨까?
예를들어, 거의 대부부늬 저항은 +-5%의 오차를 가지고 있다. 콘덴서는 +-10~20% 오차를 가지고 있다.
5%오차에 대해서, 위의 2 필터는 어떤 결과를 나타낼까?
저항도 +15%, 콘덴서도 +-5%로 적용했다.
Sallen- Key Butterworth 필터가 부품이 하나 더 적다.(경제적)
Sallen- Key Butterworth 필터가 1kHz이하에서 더 균일한 결과를 보여준다.
그러나, 오차는 약 1.7dB이다. 오디오에서는 크게 문제되지는 않는다.(사용하는 분야에 따라 문제가 될 수 도 있다.)
그러나, 저항, 콘덴서등은 필터계산 공식에 맞는 모든 저항이 존재하지 않으므로, 비슷한 저항을 조합해야하며, 이런 경우, 필터의 특성이 차이가 날 수 있다.
예) 3.25k저항이 없어, 3.3k사용
저항값은 계산프로그램으로 계산해야한다.
각종 전자부품 홈페이지에는 이런 기능이 있는 경우가 있다.
Ti 홈페이지의 경우, 로그인을 해야 결과를 볼 수 있다.(2017년)
