이전 포스팅에서 Sallen-Key Fliter를 소개했고 이론을 설명하였다. 이제 우리가 원하는 주파수를 걸러주는 Low-pass filter를 설계해보자. 500kHz 고주파를 거르는 필터를 설계 하고자 한다. 이전에 구했던 Sallen-Key Filter의 전달함 수를 이용하여 Cut-off frequency를 500kHz로 맞춘다. 다음 식으로 수동소자(R. C)의 파라미터를 정한다.
해당 식을 정리해보면 R=330 , C=1nF으로 수동소자 값을 찾을 수 있다.
Plecs시뮬레이션
1. AC Sweep(Frequency domain) Simulation
다음 그림은 Plecs 시뮬레이션 프로그램으로 그린 Sallen-Key Filter의 회로이다. 이제 시뮬레이션 설정을 AC Sweep
으로 설정해주고 시뮬레이션을 해준다.
다음 결과 값을 보아 주파수가 500kHz에서 우리가 이론에서 계산한 값과 거의 근접하게 나오는 것을 확인 할 수 있다.
2. Time domain Simulation
이제 직접 입력 신호를 넣어 출력신호가 우리가 예상한 대로 나오는지 시간 영역에서 시뮬레이션을 해보자.
(1) amp:1v offset:2v freq:10000Hz sin wave input
다음은 진폭 1V, Offset 2V, 주파수: 10000Hz인 사인파를 입력했을 때 입력과 출력값을 같이 측정한 결과 이다. 입력과 출력 그래프가 겹쳐서 하나의 그래프처럼 보인다. 10000Hz일때는 입력한 신호를 그대로 출력으로 통과 시켜준다.
(2) amp:1v offset:2v freq:500000Hz sin wave input
다음은 진폭 1V, Offset 2V, 주파수: 500000Hz인 사인파를 입력했을 때 입력과 출력값을 같이 측정한 결과 이다. 입력(빨간선)에 비해 출력값(초록선)이 진폭이 0.5V로 절반이 줄었고 위상이 90º밀린 것을 확인 할 수 있다. 이는 Cut-off Frequency 500kHz에서 -6dB전압 이득과 위상 90º을 가진 회로인 것을 확인 할 수 있다.
(3) amp:1v offset:2v freq:1000000Hz sin wave input
(4) amp:1v offset:2v freq:5000000Hz sin wave input
