정상오차와 주파수응답
전기기사 필기 2015년 3회 61번
| 과목 / 챕터 | 회로이론 및 제어공학 / 제어공학 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
전달함수의 크기가 주파수 0에서 최대값을 갖는 저역통과 필터가 있다. 최대값의 또는 로 되는 크기까지의 주파수로 정의되는 것은?
선택지 분석
1
공진 주파수
오답 함정 분석
공진 주파수는 리액턴스 성분이 상쇄되어 임피던스가 최소 또는 최대가 되는 특정 주파수를 의미합니다.
2
첨두 공진점
오답 함정 분석
첨두 공진점은 주파수 응답에서 이득이 최대가 되는 지점의 값을 의미하며, 감쇠 지점을 정의하는 본 문제의 조건과 일치하지 않습니다.
대역폭
정답 상세 해설
대역폭(Bandwidth)은 시스템이 유효하게 동작하거나 신호를 통과시키는 주파수 범위를 의미합니다.
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Step 1: 저역통과 필터(Low Pass Filter)의 특성을 확인합니다. 저역통과 필터는 주파수가 0일 때 최대 이득을 가지며 주파수가 높아질수록 이득이 감소합니다.
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Step 2: 차단 주파수(Cut-off Frequency)의 정의를 적용합니다. 출력 전력이 입력 전력의 절반()이 되는 지점을 차단 주파수라고 하며, 이를 전압 이득으로 환산하면 최대값의 배, 즉 약 가 됩니다.
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Step 3: 데시벨(dB) 단위로 변환합니다. 전압 이득의 비를 데시벨로 나타내면 가 됩니다. 저역통과 필터에서 주파수 0부터 이 지점까지의 범위를 대역폭으로 정의합니다.
4
분리도
오답 함정 분석
분리도는 서로 다른 신호 간의 간섭 정도를 나타내는 지표로, 주파수 응답의 범위를 정의하는 대역폭과는 다른 개념입니다.
자주 묻는 질문
Q.
왜 하필 지점을 기준으로 삼나요?
전력 전송 효율 관점에서 전력이 절반()으로 떨어지는 지점을 유효한 통신 범위의 한계로 보기 때문입니다. 전압은 전력의 제곱근에 비례하므로 이 기준이 됩니다.
Q.
는 어떻게 계산된 값인가요?
이득의 비가 일 때, 을 계산하면 약 가 나옵니다. 이를 공학적으로 약 라고 표현하며 반전력 지점을 의미합니다.
Q.
고역통과 필터에서도 대역폭의 정의가 같나요?
네, 고역통과 필터에서도 최대 이득에서 감소하는 지점부터 무한대(또는 시스템 한계)까지의 범위를 대역폭으로 간주합니다.