1차 RC 회로의 특성

1. 1차 RC 회로 이란?
  
  ㅇ "저항 1개(R) + 에너지 저장 소자 1개(커패시터 C 또는 인덕터 L)"로 구성된,
     - 가장 기본적인 선형(1차) 동적 회로

  ㅇ 회로 구성 및 출력 위치에 따라 다음과 같이 구분 가능
     - (LPF  =  지상회로  =  적분기)
     - (HPF  =  진상회로  =  미분기)

  ㅇ 1차 회로를 규정짓는 주요 특성들
     - 시정수, 전달함수, 주파수응답, 차단주파수 등


2. 1차 RC 회로별 비교 및 특성

  ㅇ 회로 구성에 따른 구분  :  LPF, HPF
     

     - LPF (Low Pass Filter, 저역통과필터) 
        . 구성 : R 직렬 – C 접지, 출력은 C 양단
        . 특징 : 저주파(DC 포함) 성분은 통과, 고주파 성분은 차단
     - HPF (High Pass Filter, 고역통과필터)
        . 구성 : C 직렬 – R 접지, 출력은 R 양단
        . 특징 : 저주파(DC 포함) 성분은 차단, 고주파 성분은, 통과

  ㅇ 위상 특성에 따른 구분  :  지상회로, 진상회로
     

     - 지상회로 (Lag Circuit)
        . 출력이 입력보다 위상이 지연 (−φ)
        . 시스템 반응을 완만하게 함
        . 고주파 성분 억제 → 안정성 향상
        . 지상 보상기 (Lag Compensator)에 쓰임
     - 진상회로 (Lead Circuit)
        . 출력이 입력보다 위상이 앞섬 (+φ)
        . 시스템 응답을 빠르게 함
        . 고주파 성분 강조 → 과도응답 개선
        . 진상 보상기 (Lead Compensator)에 쓰임

  ㅇ 연산 작용에 따른 구분  :  적분기, 미분기
     

     - 적분기 (Integrator)
        . 동작 : 출력이 입력의 시간적 적분에 비례적임
        . 효과 : 신호의 누적 효과 표현, 평균 개념 강조
     - 미분기 (Differentiator)
        . 동작 : 출력이 입력의 시간적 미분에 비례적임
        . 효과 : 급격한 변화(에지) 검출, 고주파 성분 강조

  ㅇ 시정수 (τ)
     - 특징
        . 회로의 응답 속도 척도
        . τ가 클수록 → 응답 느림, τ가 작을수록 → 응답 빠름
     - (RC 회로 / RL 회로)에 따른 시정수
        . RC 회로 시정수 : τ = RC
        . RL 회로 시정수 : τ = L/R

  ㅇ 전달함수
     

     - 특징
        . 분모 차수가 1 이므로, 1차 시스템
        . 극점(Pole)은, (RC회로 : s = −1/RC), (RL회로 : s = −R/L)
        . HPF 경우는, 원점에 영점(Zero) 존재

  ㅇ 주파수응답
     

     - 크기 및 위상 응답
       

     - 크기 및 위상 곡선
       

     - 위상 특징 
        . (LPF : 0˚ ~ −90˚), (HPF : +90˚ ~ 0˚) 
        . 차단주파수(ωc) 근방에서, 약 ±45˚ 지점 형성

  ㅇ 차단주파수  :  (통과대역 및 저지대역을 구분 짓는 경계 주파수)
     
     - 리액턴스 성분 (XC) 및 저항 성분 (R)이 같아지는 조건일 때의 주파수