글쓴이 : SOONDORI
전편 글의 보완 차원에서… 어떻게 하면 방형파를 그럴듯한 사인파로 만들 수 있을 것인가? 답은 적산기 또는 Low Pass Filter로 불리우는 간단한 RC 필터의 중첩.
* 관련 글 : 빈티지 턴테이블용 60hz To 50hz 교류전원 공급장치 만들기 (2), 회로 스케치 및 테스트 보드 제작
DIY 테스트 보드를 만지작거리는 게 부담스러워서 PC 시뮬레이션 프로그램을 돌려보면,
(▲ Step 1 : 방형파의 Rising Edge, Falling Edge 그리고 커패시터 시정수 타우(τ)가 조합되어 완만한 형상으로… 여기서, 중심 주파수는 50hz이고 드라이빙 트랜지스터의 출력 조정을 위해서 (마음 내키는 대로) 일반 저항 5.6K × 3개를 연이어 붙여 놓았으니까… 공식 f = 1/(2π x R x C)을 가져와서 계산하면, C = 1/(2π x R x f) = 568nF≒0.47uF)
* 관련 글 : 단 채널 아날로그 오실로스코프로 커패시터 용량 측정하기 (1)
(▲ Step 2 : 그것을 한 번 더 만져주면 삼각파가 되고…)
(▲ Step 3 : 삼각파를 한 번 더 만져주면 아름다운 사인파에 근접하는, 언뜻 보기에도 사인파처럼 보이는 파형이 나온다)
보완 회로는 다음과 같다. 여러 개 부품을 추가하는 게 부담스러운데… Step 1으로도 충분할 듯.
내친 김에… 다음 글에서, 스파이크 전압이 관측되었던 승압 트랜스포머의 취급에 대해서 생각을 정리함.
* 관련 글 : 빈티지 턴테이블용 60hz To 50hz 교류전원 공급장치 만들기 (4), 승압 트랜스포머의 취급
(내용 추가) 글을 쓸까 말까 하다가… 왜 다단계 RC 필터를 쓰면 방형파가 사인파가 되는 것일까?
1) 방형파, TTL 파형, 사각형 펄스… 뭐라고 부르든 사각형 펄스 안에는 무한한 파형들이 담겨 있다.
2) 50hz짜리 방형파를 푸리에 변환하면 기본파인 50hz짜리 사인파와 ‘기타 잡다한 고조파’가 눈에 보인다. 차수가 높을 수록 전위는 1/2, 주파수는 n배로 높아진 것들.
3) ‘기타 잡다한 고조파’를 제거하면 원하는 50hz 사인파만 남을 것이다.
4) 어떻게 제거? 50hz 초과 주파수를 한꺼번에 들어내는 수단 즉, “**hz 이하는 통과하고 나머지는 금지”하는 Low Pass Filter를 쓰면 된다.
5) 이상의 분해 처리와 반대로… 50hz 사인파와 3차, 5차, 7차… 무한의 홀수 고조파를 아날로그적으로 합산하면 최초 방형파가 될 것.
(▲ 찰흙으로 뭘 만드는 것처럼. 기본 사인파의 경사면에 A를 조금 붙이고, B만큼은 떼어내고, C도 조금 붙이고… 그렇게 조금씩, 조금씩 사각형이 된다. 이번에도 반대로… 완성된 찰흙 조형물에서 조금씩 또는 불요한 것을 한꺼번에 덜어버리는 게 필터링)
6) 방형파와 사인파가 왔다리 갔다리한다? 각종 파형은 수학 함수(=Function)로 정해지고 물리적으로도 관찰되는 가역 반응이 맞고… 그런 것만 해주는 장치가 펑션 제너레이터. 빈티지 세상에서 몇만 원이면 살 수 있는 그 신호발생기.
