1차 고역통과와 차단
높은 주파수는 통과, 낮은 주파수는 막힘
주파수를 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 쓸어 보라. 처음엔 거의 막혀 있다가 점점 통과한다. 출력이 입력의 1/√2, 곧 −3dB로 올라서는 차단주파수 ω_c를 찾아라.
이번엔 저항에서 출력을 뽑는다
저역통과는 커패시터 양단에서 출력을 뽑았다. 고역통과는 같은 직렬 RC에서 저항 양단을 본다. 커패시터의 임피던스 1/ωC는 낮은 주파수에서 매우 커서 전압을 거의 다 가져가고 저항에는 거의 안 걸린다. 그래서 낮은 주파수가 막힌다. 주파수가 높아지면 커패시터의 몫이 줄어 저항이 전압을 받아, 높은 주파수가 통과한다.
차단주파수 ω_c = 1/RC
저역통과와 똑같이, 저항과 커패시터의 임피던스가 같아지는 주파수가 경계다. 그곳이 ω_c = 1/RC이고, 출력은 입력의 1/√2 ≈ 0.707배, 즉 −3dB가 된다. 다만 위상은 부호가 반대다. 고역통과에서는 출력이 입력보다 45도 앞서고, 차단 아래로 갈수록 위상이 +90도에 가까워진다.
차단 아래로 일정한 기울기로 오른다
차단주파수 위에서는 이득이 거의 1로 평탄하다. 차단 아래에서는 주파수가 열 배 낮아질 때마다 이득이 1/10, 즉 −20dB씩 떨어진다. 로그 축에 그리면 차단 위 평탄한 직선과 아래로 −20dB/decade(올라가며 보면 +20dB/decade)인 직선이 만나는 모서리가 차단주파수다. 고역통과는 직류 성분을 막아 신호의 변화분만 통과시킬 때, 즉 미분기나 결합 커패시터로 쓰인다.
첫 화면으로 돌아가서
주파수를 올릴 때 통과 이득은 거의 0에서 출발해 차단주파수 부근에서 꺾이며 올라갔고, 정확히 ω_c = 1/RC에서 출력은 입력의 0.707배, −3dB가 되었다. 그 위로는 평탄하게 1로 다가갔다. 저역통과와 똑같은 부품인데 출력을 저항에서 뽑았다는 차이 하나가, 통과시키는 주파수를 정반대로 뒤집었다.