[ 전자 ] 캐패시터 회로 특성 ( 병렬-LPF/HPF, 직렬-AC커플링 )

캐패시터 회로 특성 대해서 알아보자.

캐패시터의 연결구도에 따라서 성능이 달라진다.

기본 원리 

- 전하를 저장하는 소자 ( 교류 신호(AC)와 직류 신호(DC) 다름)

• 직류(DC): 캐패시터는 충전 후 더 이상 전류를 흘리지 않으며, 회로를 open 상태 (무한대 임피던스).
• 교류(AC): 신호의 주파수에 따라 캐패시터의 리액턴스가 변하면서 전류가 흐름.

  

  컷오프 주파수 공식

병렬

- LPF( Low-pass filter / 저 대역 필터): 저주파 신호를 통과 ( 컷오프주파수 공식은 동일함)

• 고주파 신호를  GND로 흘러 보냄 ( 고주파에서 캐패시터 임피던스를 낮음)
• 필터링, 리플 제거, 전원 안정화

- 전압은 분배되지 않음.

- 병렬 연결시 전류의 용량은 증가 ( 전체 전압은 동일하게 분배 / power ripple nosie를 잡을 때 좋음)

• 병렬로 연결하지만 물리적으로 0.1 uf , 22uf, 4.7uf  등등 여러 개를 다른 것으로 각 캐패시터마다 필터링을 해줌
• ex)  R:  50ohm 고정 
  

  0.22	uF(220nF)	14468.63119	hz	14.46863119	khz
  22	uF	144.6863119	hz	0.1446863119	khz
  33	uf	96.45754127	hz	0.09645754127	khz
  47	uf	67.7255077	hz	0.0677255077	khz
  100	uf	31.83098862	hz	0.03183098862	khz
  220	uf	14.46863119	hz	0.01446863119	khz

ex) 전류 용량 증가  C (toral) = C1+ C2+ C3  /  C(total) 210nf = 10uf + 200nf

 

직렬

- HPF( High-pass filter / 고대역 필터) : 고주파 신호를 통과 ( 컷오프주파수 공식은 동일함)

• 저주파 신호를 차단 ( 저주파에서 캐패시터 임피던스 높음)
• 캐패시터는 저주파 신호를 막는 "문" 역할!
• 고전압 처리, 신호 커플링, AC 차단

• 

  캐패시터 직렬 연결

- 직렬연결 시 용량은 감소.

 = C(total) : 1 / ( 1/ C1) + (1/C2)

 = C1 :10 uF

 = C2 : 20 uF

 = 1/ ( 1/ 10 uF + 1/ 20 uF)   = 6.666666667 uF

 

- 전압 분배로 인해서 내압이 증가됨.

ex)

Vin( toatl ): 12V / C1 :10 uF / C2 : 20 uF

C(total) : 1 / ( 1/ C1) + (1/C2)

= 1/ ( 1/ 10 uF + 1/ 20 uF) 

= 6.666666667 uF

 

V1= Vin* ( C(total)  /C1)

= 12 V * 6.67uF / 10 uF

= 8 V  = C1에 걸리는 전압

 

V2= Vin

= 12 V * 6.67uF / 20 uF

= 4 V  = C2에 걸리는 전압

HPF 와 LPF

 

사진 및 자료 출처 : https://electronicsreference.com/analog/low_pass_vs_high_pass_filter/

 

AC 커플링

[전자] 데이터 신호( Data signal ) 와 AC 커플링 ( AC Coupling )

 

마무리

캐패시터의 특성을 명확히 알고 사용하길 바란다.