filter라고도 한다. 이러한 필터특성을 실현하는 데 있어 종전에는 R., L, C와 같은 수동소자(Passive element)로서 구성된 필터 회로가 전적으로 사용되어 왔다. 이들은 그 특성이 안정하다는 것이 가장 중요한 특징이다. 수동 소자들은 트랜지스터와 같은 능동소자(active element)보다 훨씬 안정한 특성을 가지고 있다. 그러므로 (피드백을 크게 건) 안정한 증폭기와 더불어 사용하면 그림 1과 같은 특성을 기대할 수 있을 것이다. 필터에서 가장 문 제로 되는 것은 인덕턴스 L을 실현하는 인덕터(inductor)이다. 원래(R, C의 경우와 달라서) 이상적인 특성을 가진 인덕터를 만드는 것은 지극히 어려운 일이다. 뿐만 아니라 이것은 (적어도 현재의 기술수준으로서는) IC화될 수 없으며 전자기기의 경량소형화란 관점에서도 바람직한 존재가 못 된다. 이리하여 훌륭한 특성을 가진 op앰프의 IC화가 실현됨에 따라, op앰프와 R, C만을 사용함으로써 필터의 Ic화를 실현하려는 연구가 성공적으로 진행되어 왔다. 이러한 것을 능동 필터(active filter)라 한다.
op앰프와 R,C만으로 어떻게 인덕턴스의 특성을 실현할 수 있을가? 또, 이들을 포함하여 그림 1과 같은 필터 특성을 실현할 수 있을까? 이 문제는 대단히 흥미로운 대상이기도 하다. 그러나 이러한 문제를 논의하는 것은 수준을 훨씬 넘기 때문에 여기서는 저대역통과특성을 가진 가장 간단한 회로만을 설명하는데 그친다.
[그림 1] 이상적인 필터 특성, (a)저역통과, (b 고역통과, (c)대역통과, (d) 대역제거
* 간단한 저대역통과 필터
아마 가장 간단한 능동필터는 그림 2의 저대역통과회로일 것이다. 여기서 RC회로의 임피던스는
Z = { R/ jwC } over { R+ 1/jwC } = R over {1 + jwRC } = R over {1 + j(f/f_0 ) }
여기서 f_0는 RC회로의 3dB 주파수이며
f_0 = w_0 over {2 pi } = 1 over { 2 pi RC}
op 앰프의 반전 단자는 가상적으로 접지되어 있으므로 RC회로를 흐르는 전류는 입력전류 I(=
V_s / R_1
)와 같다. 따라서 이 증폭기의 이득은
A_v = V_0 over V_s = -ZI over V_s = - R/R_1 over {1+ j(f/f_0 )}
이다. 이 특성은 그림1(a)에서 본 이상적인 특성과는 상당한 거리가 있다. 이러한 이상적인 특성을 실현하려면 대단히 복잡한 회로구성이 요구될 것임을 상상하기 어렵지 않을 것이다. 그리고 그러한 회로를 구성하려면 회로이론에 대한 전문적인 지식이 요구된다. 참고로 보다 우수한 특성을 가진 예를 그림 2에서 볼 수 있다. 이것도 물론 이상적인 특성과는 아직 거리가 멀다. 이 회로를 해석하고 그 특성을 구하는 일은 어려운 일이 아니라고 느껴질지 모르겠다. 그러나 문제는 그다지 간단하지는 않다.
[그림 2] 가장 간단한 저역 통과 필터 회로
3. 참고 문헌
전자공학의 기초 (이영근 저) - 광림사 691-694