가장 간단한 대역통과 필터는 LC 필터입니다. - 이 필터는 인덕터와 커패시터를 사용합니다(회로에는 작동에 영향을 미치는 몇 가지 추가 저항이 항상 있지만).
이러한 구성 요소는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며 결과 회로를 호출합니다.직렬 공진회로와 병렬 공진 회로. 공명이라는 단어는 바이올린이나 기타의 현과 마찬가지로 이 회로가 특정 주파수에 반응하기 때문에 사용됩니다. 따라서 종종 튜닝 회로라고도 합니다.
이것은 다양한 방식으로 연결된 회로의 몇 가지 예를 보여줍니다. 직렬 및 병렬 회로 모두의 공진 주파수는 저항 효과로 인해 발생하며, 여기서 인덕터의 XL은 커패시터의 Xc와 같습니다. 이 방정식을 풀면 공진 주파수를 얻을 수 있습니다.
여기서 f는 주파수, L은 인덕턴스, C는 커패시턴스이며 주파수를 나타냅니다.
병렬 동조 회로에서는 커패시터와 인덕터가 병렬로 연결되어 있으므로 동일한 전압을 갖습니다. 공명 주파수에서는 반응물이 동일하다는 것도 알 수 있습니다. AC 회로의 옴의 법칙에 따르면 인덕터와 커패시터의 전압과 리액턴스가 동일하면 전류도 동일해야 합니다. 그래서 그들은 모두 같은 전류를 가지고 있습니다. 그러나 전류 중 하나는 전압을 90" 증가시키고 다른 전류는 전압을 90" 지연시키기 때문에 180" 떨어져 있습니다. 따라서 전류의 방향은 반대이며 하나는 상승하고 다른 하나는 감소합니다. 따라서 2차 튜닝 회로로 이어지는 와이어의 전류는 0이어야 합니다. 튜닝 회로로 들어가는 외부 전류가 0이기 때문에 회로는 개방 회로처럼 동작합니다(전압은 있지만 전류는 통과하지 않음).
반대 상황이 발생합니다.직렬 공진(직렬 공진 장치라고도 함)회로. 여기서는 커패시터와 인덕터가 직렬로 연결되어 있으므로 전류는 동일하다. 이번에는 한 전극의 전압이 전류를 안내하고 다른 전극의 전압은 전류보다 90인치 뒤쳐집니다. 따라서 이 두 전압은 180인치 떨어져 있습니다. 공진('공진 주파수'에서 다른 말로 표현하면)에서는 반응물이 동일하므로 전압은 같지만 반대입니다. 따라서 전류가 통과하더라도 전체 직렬 회로의 총 전압은 0입니다. 따라서 회로의 동작은 단락 회로와 같습니다(전류도 있습니다. 그러나 통과하는 전압은 없습니다).
따라서 우리는 다음과 같은 경험적 규칙을 만들었습니다.
공진 중에 병렬 동조 회로는 개방 회로를 나타냅니다.
공명 동안,직렬 공진회로에 단락이 발생했습니다.
다른 주파수에서는 두 회로 모두 특정 임피던스를 갖습니다. 공진 주파수에 접근하면 회로가 완전히 열리거나(병렬 튜닝의 경우) 단락되지 않지만(직렬 튜닝의 경우) 여전히 매우 가깝습니다. 공진 주파수에서 멀어질수록 회로는 작아지고 개방 또는 단락이 발생할 수 있습니다.
이 두 회로는 모두 선택 필터 역할을 하여 특정 주파수는 통과시키고 다른 주파수는 통과하지 못하게 할 수 있습니다. (a)와 (b)(이 경우 신호는 회로의 임피던스에 따라 더 짧아짐)와 같은 두 가지 기본 방향 사이에 튜닝 회로를 연결할 수 있으며, 신호는 (c)와 (d)에 표시된 것처럼 입력에서 출력까지 LC 회로를 통과해야 합니다(이 경우 회로의 임피던스에 따라 다소 통과합니다).
회로 (a)를 예로 들어 보겠습니다. 공진 중에 병렬 동조 회로는 대부분의 입력 신호가 저항기를 통해 출력에 직접 도달하는 개방 회로를 나타냅니다. 다양한 출력 부하에 따라 직렬 저항에 전류가 있을 수 있으므로 전압 손실이 있을 수 있지만 무시할 수 있습니다. 그러나 공진과는 별개로 튜닝 회로는 더 이상 열려 있지 않습니다. 이로 인해 직렬 저항을 통과하는 전류가 증가하여 전압 강하가 증가합니다. 공진에서 멀어질수록 감소폭은 커지고 출력 전압은 작아집니다.
입력 전압을 일정하게 유지하면서 주파수를 변경하여 출력 전압과 주파수 사이의 관계를 플롯하면 그림 (a)와 유사한 그래프를 얻을 수 있습니다. 공진 주파수에서 출력의 피크가 나타나고 양쪽에서 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 실제로 공진 근처를 통과하는 주파수 대역이 있는 반면, 공진에서 멀리 떨어진 주파수는 감소합니다(완전히 멈추지는 않지만). 통과할 수 있는 주파수 대역이 있기 때문에 대역통과필터라고 합니다. 그림의 회로 (c)도 대역통과 필터입니다. 직렬 공진 회로가 낙뢰 지점에서 단락된다는 사실로 인해 공진 주파수는 통과(및 그 근처)를 통과하고, 직렬 공진 회로는 이제 약간의 리액턴스를 가지므로 주파수는 더 멀리 감소합니다.
회로 (b)와 (d)는 반대 작업을 수행합니다. - 공진 시 신호 전달을 중지합니다. 회로 (b)는 신호를 단축하여 달성되는 반면, 회로 (d)는 입력과 출력 사이의 경로를 열어 달성됩니다. 공명에 가까워도 신호가 약해지기 때문에 그림(b)에 표시된 것처럼 주파수 대역을 중지(또는 약화)시킵니다. 따라서 대역 저지 필터 또는 대역 저지 필터라고 합니다.
이 필터와 이전 장에서 설명한 RC 저역통과 필터- 또는 고역통과 필터 사이의 유사점에 유의하세요. 여기서는 컷오프 주파수를 언급하고 있지만 실제 곡선을 보면 '컷오프'가 실제로는 매우 느린 감소를 나타냅니다. 공진 주파수의 양쪽에도 점진적인 변화가 있습니다.