안녕하세요
Edward입니다.
이번 시간에는 콘덴서 응용의 2번째 시간인 "콘덴서의 필터"에 관해서 얘기해보겠습니다.
시작하기에 앞서 사실 지금 말씀드리는 내용을 정확하게 이해하려면 콘덴서에 대한 정확한 기초 이해가 필요합니다.
그래서 먼저 콘덴서의 응용 첫 번째에 대해 알고 싶으시면 아래 링크를 참고해주시고, 더 깊게 이해하고 싶다면,
콘덴서에 대한 다른 링크도 참고해주세요 ^^ (더 많은 링크가 있지만 그중에서 추려낸 거예요 ^^)
[전자회로 심화 4-8] 콘덴서 응용과 평활 회로 1탄
[전자회로 심화 4-9] 콘덴서 응용과 평활 회로 2탄
[전자회로 심화 4-2] 콘덴서의 용도와 종류 완벽 이해
[전자회로 심화 4-4] 모노 콘덴서 완벽 이해(동작 원리)
[전자회로 심화 4-5] 전해 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법)
콘덴서와 저항을 이용해서 필터를 만들 수 있다.
자, 본격적으로 시작해봅시다. 제목 보이시죠?? "필터"에 대해서 얘기를 해볼 거예요.
가장 먼저, 필터가 무엇일까요??
무언가를 걸러내는 도구. 특정 성질을 가진 것은 차단하고, 그렇지 않은 것은 통과시키는 도구이다. 여과기(濾過器)라고 번역할 수 있다. 제작 목적에 따라 그 구조와 형태가 천차만별이며, 정보를 걸러내기 위한 소프트웨어 형태의 필터도 있다.
필터는 '필터를 통과하려는 것'을 완전히 차단하는 것은 아니다. 모든 것을 차단하는 것은 필터가 아니라 벽이나 마개에 해당한다. 필터는 차단과 선별 기능을 동시에 수행할 수 있는 도구를 말한다.
- 출처 나무 위키
무언가를 걸러내는 도구라는 말이 가장 비슷합니다.
한마디로 "어떤 신호가 들어오면 그중에서 무언가를 걸러낸다."가 맞을 것 같습니다.
우선은 이 정도만 알면 되고, 콘덴서 설명에 집중하도록 하겠습니다.
콘덴서는 교류에 대해서는 저항과 같은 역할을 한다고 했습니다. (콘덴서 저항 설명 링크)
물론 이것은 이해를 돕고자 "저항 같은 역할"이라고 할 뿐이며, 콘덴서가 저항이라는 것은 아닙니다.
어디까지나 '충전'과 '방전'의 작동을 한 결과, 저항처럼 보일 뿐입니다.
잠시 콘덴서의 기본으로 돌아가 충전과 방전이라는 동작에 주목하면서 "필터"의 원리를 생각해보죠.
전자회로에서의 필터란 "어떤 주파수까지의 신호를 통과시키고 이 주파수보다 높거나 낮은 주파수의 신호는 통과하기 어렵게 하는 회로"입니다
음향 전자에서의 톤 컨트롤이나 EQ의 기본이기도 합니다.
위 그림의 <a>를 보면, 스위치가 ON으로 된 순간, 전지에서 전류가 흐르기 시작해 콘덴서는 충전을 시작해요.
이때 전류는 아주 잠시지만 콘덴서 용량까지 충전이 다 채워질 때까지 전지에서 흐르기 시작하는데요.
그래서 그림 <a>의 콘덴서 상단의 전압 변화는 그림 <ⓐ점의 전압 변화>와 같이 변화해요.
위 그래프는 이해를 쉽게 하기 위해 직선으로 보여드릴게요. 실제로는 전압이 이렇게 직선적으로 상승하지 않아요.
그래서 콘덴서의 충전이 끝날 때까지의 시간(t)이 그림에도 보이고 있는데요.
시간(t)은 다음 2가지 요소로 인해 결정이 됩니다.
- 콘덴서의 용량
- 전지로부터의 충전 전류
포인트는 콘덴서의 용량이 크면 충전에 시간이 많이 걸리고, 충전 전류가 크면 충전 시간은 짧아집니다.
이런 개념은 "방전"에도 마찬가지로 해당되는데요.
그림 <b>는 콘덴서가 완충(완전히 충전)이 된 상태에서 전지를 거꾸로 하여 방전을 시작할거에요.
여기서도 동일하게 스위치를 ON 하면, 콘덴서에 저장되어 있던 + 에너지가 전지의 - 극을 향해 전류가 흐르기 시작해요.
즉, 방전을 하게 되는 것이죠. 이때 방전은 콘덴서의 에너지로 전지를 충전합니다.
하지만 전지의 용량이 정해져 있고 제한적이기 때문에 방전할 때 일정한 시간이 걸리게 됩니다.
전지의 용량에 따라서 방전이 될테니깐요.
이때 전지 ⓐ점의 전압은 충전과 동일하게 콘덴서의 방전이 끝날 때까지의 시간(t)이 그림 <ⓐ점의 전압 변화>처럼 보입니다.
1탄은 여기까지 진행하고 다음 시간에는 필터가 어떻게 작동하는지에 대해서 설명하겠습니다. ^^
[전자회로 심화 4-11] 콘덴서 응용과 필터 원리 2탄
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