1차 고역통과와 차단
높은 주파수는 통과, 낮은 주파수는 막힘
그래프의 가로축은 로그 눈금의 주파수, 세로축은 출력과 입력의 크기 비인 이득이다. 주파수를 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 올리면 처음엔 거의 막혀 있다가 점점 통과하는데, 이득이 1/√2, 곧 −3dB까지 올라서는 차단주파수를 찾아요. 세로축의 아래쪽 눈금이 바로 그 높이다.
이번엔 저항에서 출력을 뽑는다
저역통과는 커패시터 양단에서 출력을 뽑았지만, 고역통과는 같은 직렬 RC에서 저항 양단을 본다. 커패시터의 임피던스 1/ωC는 낮은 주파수에서 아주 커서 전압을 거의 다 가져가고, 저항에는 전압이 거의 걸리지 않아요. 그래서 낮은 주파수가 막힌다. 주파수가 높아지면 커패시터의 몫이 줄고 저항이 전압을 받아 높은 주파수가 통과한다.
차단주파수 ω_c = 1/RC
저역통과와 마찬가지로 저항과 커패시터 임피던스의 크기가 같아지는 주파수가 경계다. 그곳이 ω_c = 1/RC이고, 출력은 입력의 1/√2 ≈ 0.707배, 곧 −3dB가 돼요. 다만 위상의 부호는 반대여서, 고역통과에서는 출력이 입력보다 45도 앞서고 차단 아래로 내려갈수록 위상이 +90도에 가까워진다.
차단 아래로 일정한 기울기로 오른다
차단주파수 위에서는 이득이 거의 1로 평탄하다. 차단 아래에서는 주파수가 열 배 낮아질 때마다 이득이 1/10, 곧 −20dB씩 떨어져요. 이 그림은 세로축을 이득 그대로 그렸지만, dB로 그린 보드 선도에서는 차단 위의 평탄한 직선과 그 아래로 −20dB/decade(올라가며 보면 +20dB/decade)인 직선이 만나는 모서리가 차단주파수다. 고역통과는 직류 성분을 막고 신호의 변화분만 통과시킬 때 쓰이며, 미분기나 결합 커패시터가 그 예예요.
첫 화면으로 돌아가서
주파수를 올리자 이득은 거의 0에서 출발해 차단주파수 부근에서 꺾여 올라갔고, 정확히 ω_c = 1/RC에서 출력은 입력의 0.707배인 −3dB가 됐다. 그 위로는 평탄하게 1로 다가갔어요. 저역통과와 똑같은 부품인데 출력을 저항에서 뽑았다는 차이 하나가 통과시키는 주파수를 정반대로 뒤집은 거예요.